KR20230005341A - Pixel structures for electronic displays and electronic devices incorporating such displays - Google Patents

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KR20230005341A
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토르스텐 비피에제브스키
자오 자오
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후아웨이 테크놀러지 컴퍼니 리미티드
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Abstract

전자 디스플레이(2)를 위한 픽셀 구조(1)로서, 이 픽셀 구조(1)는 기판(3), 기판(3) 상에 배열된 적어도 하나의 LED 방출기(4), 및 기판(3) 상에서 LED 방출기(4)에 인접하여 정렬된 적어도 하나의 파장 변환 유닛(5)을 포함한다. LED 방출기(4)는 방출 방사(R1)를 방출하도록 구성되며, 방출 방사(R1)는 방출 파장 범위 내에 있고 주 방출 평면(P1) 내에서 하나 또는 여러 방출 방향(D2,…,Dn)으로 방출된다. 파장 변환 유닛(5)은 변환된 파장 범위 내에서 방출 방사(R1)를 변환된 방사(R2)로 변환하도록 구성되며, 변환된 파장 범위는 방출 파장 범위와 다르다. 변환된 방사(R2)는 주 방출 평면(P1)에 수직인 주 변환 방향(D1)으로 파장 변환 유닛으로부터 전파되며, 주 변환 방향(D1)은 예를 들어 적어도 하나의 그러한 픽셀 구조를 포함하는 전자 디스플레이를 갖는 전자 장치의 사용자를 향한 방향이다. 각각의 픽셀 구조는 6개의 LED 방출기(4), 즉 제1 파장 변환 유닛(5)에 작동 가능하게 연결된 제1 쌍의 LED 방출기(4), 제2 파장 변환 유닛(5)에 작동 가능하게 연결된 제2 쌍의 LED 방출기(4), 및 제3 쌍의 LED 방출기(5)를 포함하고, 제3 쌍의 LED 방출기 각각은 주요 변환 방향(D1)으로 직접 방출 방사를 방출하거나 방사 산란 유닛(6) 또는 추가의 파장 변환 유닛(5) 각각에 작동 가능하게 연결된다.A pixel structure (1) for an electronic display (2) comprising a substrate (3), at least one LED emitter (4) arranged on the substrate (3) and an LED on the substrate (3). and at least one wavelength conversion unit (5) arranged adjacent to the emitter (4). The LED emitter 4 is configured to emit emission radiation R1, which emission radiation R1 is within a range of emission wavelengths and is emitted in one or several emission directions D2,...,Dn within a main emission plane P1. do. The wavelength conversion unit 5 is configured to convert the emission radiation R1 into converted radiation R2 within a converted wavelength range, the converted wavelength range being different from the emission wavelength range. The converted radiation R2 propagates from the wavelength conversion unit in a main conversion direction D1 perpendicular to the main emission plane P1, the main conversion direction D1 comprising, for example, at least one such pixel structure. A direction toward the user of an electronic device having a display. Each pixel structure has six LED emitters (4), a first pair of LED emitters (4) operably connected to the first wavelength conversion unit (5), operably connected to the second wavelength conversion unit (5). a second pair of LED emitters (4), and a third pair of LED emitters (5), each of which emits direct emission radiation in a main conversion direction (D1) or a radiation scattering unit (6). ) or further wavelength conversion units 5 respectively.

Description

전자 디스플레이를 위한 픽셀 구조 및 이러한 디스플레이를 포함하는 전자 장치Pixel structures for electronic displays and electronic devices incorporating such displays

본 개시는 전자 디스플레이를 위한 픽셀 구조에 관한 것으로, 이 픽셀 구조는 기판 상에 배열된 적어도 하나의 LED 방출기 및 적어도 하나의 파장 변환 유닛을 포함한다. 본 개시는 또한 사용자 인터페이스 표면 및 적어도 하나의 이러한 픽셀 구조를 갖는 전자 디스플레이를 포함하는 전자 장치에 관한 것이다.The present disclosure relates to a pixel structure for an electronic display, which pixel structure includes at least one LED emitter and at least one wavelength conversion unit arranged on a substrate. The present disclosure also relates to an electronic device comprising an electronic display having a user interface surface and at least one such pixel structure.

Micro-LED, mLED 또는 uLED로 알려진 마이크로 발광 다이오드는 스마트폰, TV, PC, 태블릿, 스마트 안경, 웨어러블 및 기타 여러 소비자 및 산업 장치와 같은 모바일 장치용 디스플레이에 사용된다. 마이크로 LED는 일반적으로 소형 LED 방출기의 다수의 어레이로 구성되며, 높은 밝기 및 대비, 높은 전력 효율, 넓은 색 영역 및 폼 팩터의 유연성 및 다양한 기능 통합과 같은 많은 잠재적 이점을 가진 유망한 미래 디스플레이 기술이다.Micro-light emitting diodes, also known as Micro-LEDs, mLEDs or uLEDs, are used in displays for mobile devices such as smartphones, TVs, PCs, tablets, smart glasses, wearables and many other consumer and industrial devices. Micro LEDs, usually composed of multiple arrays of small LED emitters, are a promising future display technology with many potential advantages, such as high brightness and contrast, high power efficiency, wide color gamut and form factor flexibility, and integration of various functions.

마이크로 LED 디스플레이 기술은 주로 두 가지 방식, 즉 직접 방출 방식 또는 색 변환 방식 중 하나를 사용한다.Micro LED display technology mainly uses one of two methods: direct emission or color conversion.

직접 방출 방식에서, 각각의 개별 LED 방출기는 적색, 녹색 또는 청색 스펙트럼 범위에서 방사(radiation)를 방출한다. 이러한 직접 방출 솔루션은 제조 비용이 매우 비싼데, 그 이유는 각 픽셀 구조가 하나의 적색 스펙트럼 범위 방출기, 하나의 녹색 스펙트럼 범위 방출기 및 하나의 청색 스펙트럼 범위 방출기를 필요로 하므로, 해상도가 약 800만 픽셀인 디스플레이에는 약 2400만 개의 LED 방출기가 필요하기 때문이다.In direct emission mode, each individual LED emitter emits radiation in the red, green or blue spectral range. This direct emission solution is very expensive to manufacture because each pixel structure requires one red spectral range emitter, one green spectral range emitter and one blue spectral range emitter, so the resolution is about 8 million pixels. This is because a phosphor-in display requires about 24 million LED emitters.

색상 변환 방식에서는 예를 들어 청색 스펙트럼 범위에서 방사를 방출하는 LED 방출기만이 사용된다. LED 방출기 칩은 일반적으로 GaN(질화 갈륨) 재료 체계를 기반으로 한다. 청색-적색 및 청색-녹색 방사 변환 유닛은 해당 LED 픽셀 위에 적층되며, 일부 LED 방출기로부터의 청색 스펙트럼 범위 방사를 각각 적색 스펙트럼 범위 방사 또는 녹색 스펙트럼 범위 방사로 변환하는 데 사용된다. 직접 방출 방식에 비해, 색 변환 방식은 한 가지 유형의 LED 방출기만이 필요하기 때문에 제조가 더 쉽고 저렴하다.In the color conversion scheme, only LED emitters are used that emit radiation in the blue spectral range, for example. LED emitter chips are usually based on the GaN (gallium nitride) material system. Blue-red and blue-green emission conversion units are stacked over corresponding LED pixels and are used to convert blue spectral range radiation from some LED emitters to red spectral range radiation or green spectral range radiation, respectively. Compared to direct emission, color conversion is easier and cheaper to manufacture because only one type of LED emitter is required.

청색 스펙트럼 범위의 방사는 변환 유닛에 의해 부분적으로 흡수되는데, 이러한 흡수는 1차로 기하급수적으로 감소한다. 이상적으로는, 에너지 효율을 높게 유지하고 변환 유닛으로부터의 청색 스펙트럼 범위 방사 누출을 최소화하기 위해 변환 유닛에 의해 거의 모든 청색 스펙트럼 범위 방사는 흡수되어야 한다.Radiation in the blue spectral range is partially absorbed by the conversion unit, and this absorption decreases exponentially in the first order. Ideally, almost all of the blue spectral range radiation should be absorbed by the conversion unit to keep energy efficiency high and to minimize blue spectral range radiation leakage from the conversion unit.

또한, 변환 유닛은 LED 방출기와 유사한 면적 치수를 가져야 한다. 변환 유닛의 높이는 작은 크기의 LED 방출기 위에 작은 기둥을 형성하기 위해 더 큰 것이 바람직하다. 이는 청색 스펙트럼 범위 방사가 변환 유닛을 통해 전파되는 더 큰 거리를 가능하게 하여 흡수를 용이하게 한다.Also, the conversion unit should have similar area dimensions to the LED emitter. The height of the conversion unit is preferably larger to form a small pole over the small size LED emitter. This facilitates absorption by enabling a greater distance for blue spectral range radiation to propagate through the conversion unit.

그러나, 실제로 대부분의 청색 스펙트럼 범위 방사를 흡수하려면 변환 재료의 두께는 1 또는 수백 μm여야 한다. 이는 LED 방출기와 변환 유닛 사이에 100μm : 3μm 이상의 매우 큰 종횡비를 제공하며, 이는 마이크로 구조화 방법을 사용하여서는 달성하기 쉽지 않다. 또 다른 문제는 녹색 스펙트럼 범위 방사 또는 적색 스펙트럼 범위 방사도 변환 유닛을 통해 전파되어야 하며 변환 유닛의 재료에 의해 약간 흡수(자체 흡수)될 수도 있다는 것이다. 이것은 장치의 효율성을 감소시킨다.However, in practice, to absorb most of the radiation in the blue spectral range, the conversion material must be one or several hundred micrometers thick. This provides a very large aspect ratio of more than 100 μm : 3 μm between the LED emitter and the conversion unit, which is not easy to achieve using microstructuring methods. Another problem is that either green spectral range radiation or red spectral range radiation must propagate through the conversion unit and may be slightly absorbed (self-absorbed) by the material of the conversion unit. This reduces the effectiveness of the device.

또한, 이러한 적층 구조는, 변환 유닛으로부터의 열이 아래에 있는 LED 방출기 칩을 통과해야 하기 때문에, 저조한 열 소산을 갖는다. 이는 LED 방출기 칩을 더 가열하고 픽셀 구조의 수명을 단축시킨다. 적층은 또한 렌즈와 같은 다른 기능적 광학 요소를 통합하기 어렵게 만든다.Also, this stacked structure has poor heat dissipation since the heat from the conversion unit has to pass through the LED emitter chip underneath. This further heats the LED emitter chip and shortens the lifetime of the pixel structure. Lamination also makes it difficult to integrate other functional optical elements, such as lenses.

개선된 마이크로 LED 픽셀 구조를 제공하는 것이 목적이다. 전술한 목적 및 기타 목적은 독립항(들)의 특징에 의해 달성된다. 추가 구현 형태는 종속항, 상세한 설명 및 도면으로부터 명백하다.It is an object to provide an improved micro LED pixel structure. The foregoing and other objects are achieved by the features of the independent claim(s). Further implementation forms are apparent from the dependent claims, detailed description and drawings.

제1 양태에 따르면, 전자 디스플레이를 위한 픽셀 구조가 제공되며, 이 픽셀 구조는 기판과, 기판 상에 배열된 적어도 하나의 LED 방출기- LED 방출기는 방출 방사(emission radiation)를 방출하도록 구성되고, 방출 방사는 방출 파장 범위에 있고 주 방출 평면 내에서 하나 이상의 방출 방향으로 방출됨 -와, 기판 상에서 LED 방출기에 인접하여 배치된 적어도 하나의 파장 변환 유닛을 포함하되, 파장 변환 유닛은 방출 방사를 변환된 방사(converted radiation)로 변환하도록 구성되고, 변환된 방사는 변환된 파장 범위 내에 있고 파장 변환 유닛으로부터 주 방출 평면에 수직인 주 변환 방향으로 전파하고, 변환된 파장 범위는 방출 파장 범위와 상이하다.According to a first aspect, there is provided a pixel structure for an electronic display comprising a substrate and at least one LED emitter arranged on the substrate, the LED emitter being configured to emit emission radiation, comprising: radiation in a range of emission wavelengths and emitted in one or more emission directions within a main emission plane; and at least one wavelength conversion unit disposed on the substrate adjacent to the LED emitter, the wavelength conversion unit converting the emission radiation into converted radiation, wherein the converted radiation is within a converted wavelength range and propagates from the wavelength conversion unit in a main converted direction perpendicular to a main emission plane, the converted wavelength range being different from the emission wavelength range.

이러한 배열은 변환 유닛이 LED 방출기의 상부에 적층되는 것과는 반대로 LED 방출기에 인접하게 배열되기 때문에 상당히 감소된 높이를 갖는 픽셀 구조를 가능하게 한다. 이러한 유형의 분포는 구조의 열 소산을 개선하여 결과적으로 픽셀 구조의 수명을 향상시킨다. 또한, 변환 방사가 방출 방사에 실질적으로 수직으로 확장되기 때문에, 방출 방사가 예를 들어 청색 스펙트럼 범위 내에서 변환 방사의 방향으로 누출되어 예를 들어 적색 스펙트럼 범위 또는 녹색 스펙트럼 범위에서의 변환된 방사에 영향을 미치게 되는 위험은 크게 감소된다. 또한, 다른 변환 유닛에 의한 변환된 방사에 대한 상호작용 및 재흡수 없이, 변환 유닛으로부터의 변환된 방사의 직접 전파로 인해 더 높은 효율이 달성된다.This arrangement enables a pixel structure with a significantly reduced height since the conversion unit is arranged adjacent to the LED emitter as opposed to being stacked on top of the LED emitter. This type of distribution improves the heat dissipation of the structure and consequently improves the lifetime of the pixel structure. Also, since the converted radiation extends substantially perpendicular to the emitted radiation, the emitted radiation leaks in the direction of the converted radiation, for example in the blue spectral range, to the converted radiation in the red spectral range or the green spectral range, for example. The risk of being affected is greatly reduced. Higher efficiencies are also achieved due to direct propagation of the converted radiation from the conversion unit, without interaction and re-absorption of the converted radiation by other conversion units.

제1 양태의 가능한 구현 형태에서, 주 방출 평면은 기판의 주 기판 평면과 평행하고, LED 방출기(들) 및 파장 변환 유닛(들)은 주 방출 평면에 분포된다.In a possible implementation of the first aspect, the main emission plane is parallel to the main substrate plane of the substrate, and the LED emitter(s) and wavelength conversion unit(s) are distributed in the main emission plane.

제1 양태의 추가 가능한 구현 형태에서, 방출 파장 범위는 청색 스펙트럼 범위 또는 자외선 스펙트럼 범위 중 하나이고, 픽셀 구조가 적어도 2개의 LED 방출기를 포함할 때, LED 방출기는 동일한 파장을 갖는 방사를 방출하도록 구성된다. 한 가지 유형의 LED 방출기만 사용하면, 픽셀 구조의 제조가 훨씬 간단하고 저렴해지는데, 그 이유는 예를 들어, 서로 다르지만 동일하게 중요한 3개의 주 컴포넌트 대신에, 하나의 주 컴포넌트만 있으면 되기 때문이다.In a further possible implementation of the first aspect, the emission wavelength range is either the blue spectral range or the ultraviolet spectral range, and when the pixel structure includes at least two LED emitters, the LED emitters are configured to emit radiation having the same wavelength. do. If only one type of LED emitter is used, manufacturing of the pixel structure is much simpler and cheaper, since only one main component is required, instead of, for example, three different but equally important main components. .

제1 양태의 추가 가능한 구현 형태에서, 픽셀 구조는 적어도 2개의 파장 변환 유닛을 포함하고, 각각의 파장 변환 유닛은 방출 파장 범위 내의 방출 방사를 복수의 상이한 변환된 파장 중 하나 내의 변환된 방사로 변환하도록 구성되어, 동일한 파장의 방출 방사를 임의의 몇몇 상이한 파장 범위 내의 변환된 방사로 변환하는 것을 용이하게 한다.In a further possible implementation form of the first aspect, the pixel structure includes at least two wavelength conversion units, each wavelength conversion unit converting emitted radiation within an emission wavelength range to converted radiation within one of a plurality of different converted wavelengths. configured to facilitate converting emitted radiation of the same wavelength into converted radiation within any of several different wavelength ranges.

제1 양태의 추가 가능한 구현 형태에서, 적어도 하나의 제1 파장 변환 유닛은 방출 방사를 제1 변환된 파장 범위 내의 제1 변환된 방사로 변환하도록 구성되고, 적어도 하나의 제2 파장 변환 유닛은 방출 방사를 제2 변환된 파장 범위 내의 제2 변환된 방사로 변환하도록 구성되되, 제2 변환된 파장 범위는 제1 변환된 파장 범위와 적어도 부분적으로 상이하다. 이것은 하나의 픽셀 구조 방사가 몇몇 상이한 파장 범위 내의 방사를 동시에 그리고 동일한 방향으로 방출하는 것을 허용한다.In a further possible implementation form of the first aspect, the at least one first wavelength conversion unit is configured to convert the emitting radiation into a first converted radiation within the first converted wavelength range, and the at least one second wavelength conversion unit is configured to convert the emitted radiation to and convert the radiation to second converted radiation within a second converted wavelength range, wherein the second converted wavelength range differs at least in part from the first converted wavelength range. This allows one pixel structure radiation to emit radiation in several different wavelength ranges simultaneously and in the same direction.

제1 양태의 추가 가능한 구현 형태에서, 제1 변환된 파장 범위는 적색 스펙트럼 범위 내에 있고 제2 변환된 파장 범위는 녹색 스펙트럼 범위 내에 있어, 일반적으로 사용되는 RGB 픽셀 구조의 생성을 용이하게 한다.In a further possible implementation of the first aspect, the first converted wavelength range is within the red spectral range and the second converted wavelength range is within the green spectral range, facilitating creation of a commonly used RGB pixel structure.

제1 양태의 추가 가능한 구현 형태에서, LED 방출기는 주 방출 평면에서만 방출 방사를 방출하도록 구성되거나, LED 방출기에 의해 주 방출 평면에서 방출되는 방출 방사 또는 방출 방사의 적어도 하나의 부분은 파장 변환 유닛에서 변환된 방사로 변환된다. 이것은 픽셀 구조가 가능한 한 낮은 높이, 즉 주 변환 방향에서 볼 수 있는 높이를 가질 수 있게 하여, 전자 장치 내의 임의의 적절한 위치에 LED 방출기를 배치할 수 있는 자유를 증가시키는 동시에 다른 컴포넌트를 위한 공간을 확보할 수 있게 해준다. In a further possible implementation form of the first aspect, the LED emitter is configured to emit emission radiation only in a main emission plane, or the emission radiation emitted in the main emission plane by the LED emitter or at least one portion of the emission radiation is transmitted from the wavelength conversion unit. converted into converted radiation. This allows the pixel structure to have a height as low as possible, i.e. the height seen in the main transform direction, increasing the freedom to place the LED emitter at any suitable location within the electronic device while freeing up space for other components. allows you to secure

제1 양태의 추가 가능한 구현 형태에서, 픽셀 구조가 적어도 2개의 LED 방출기를 포함할 때, LED 방출기 중 적어도 하나는 주 변환 방향으로 방출 방사를 방출하도록 구성되어, 예를 들어 청색 스펙트럼 범위 내의 방출 방사가 변환이나 리디렉션 없이 사용자 인터페이스로 직접 방출되도록 할 수 있다.In a further possible implementation form of the first aspect, when the pixel structure includes at least two LED emitters, at least one of the LED emitters is configured to emit emission radiation in a main conversion direction, for example emission radiation in the blue spectral range. can be emitted directly into the user interface without conversion or redirection.

제1 양태의 추가 가능한 구현 형태에서, 픽셀 구조는 기판 상에서 LED 방출기에 인접하여 배열된 적어도 하나의 방사 산란 유닛(radiation scattering unit)을 더 포함하고, 이 산란 유닛은 주 방출 평면에서 전파하는 방출 방사를 주 변환 유닛으로 재지향시키도록 구성되어, 방출 방사의 일부가 방향을 바꾸도록 허용하여, 전자 장치 내에서 LED 방출기의 배치와 관련하여 더 많은 자유를 제공한다.In a further possible implementation form of the first aspect, the pixel structure further comprises at least one radiation scattering unit arranged adjacent to the LED emitter on the substrate, the scattering unit generating emission radiation propagating in the main emission plane. to the main conversion unit, allowing a portion of the emitted radiation to change direction, providing more freedom with respect to placement of the LED emitter within the electronic device.

제1 양태의 추가 가능한 구현 형태에서, 파장 변환 유닛은 파장 변환 재료를 포함하고, 파장 변환 재료는 바람직하게는 매트릭스 재료 및 매트릭스 재료 내에 분포된 파장 변환 입자를 포함한다.In a further possible implementation form of the first aspect, the wavelength conversion unit includes a wavelength conversion material, and the wavelength conversion material preferably includes a matrix material and wavelength conversion particles distributed in the matrix material.

제1 양태의 추가 가능한 구현 형태에서, 파장 변환 입자는 양자점 또는 인 물질이다.In a further possible implementation of the first aspect, the wavelength converting particles are quantum dots or phosphorous materials.

제1 양태의 추가 가능한 구현 형태에서, 파장 변환 유닛은 주 변환 방향으로 파장 변환 유닛의 주변을 따라 연장되는 적어도 하나의 배리어(barrier)를 포함하고, 이 배리어는 파장 변환 유닛의 흡수 경로를 연장하도록 구성되며, 흡수 경로는 주 방출 평면에서 연장되고, 방출 방사는 흡수 경로를 따라 전파되며, 방출 방사를 변환된 방사로 변환하는 것은 전파와 동시에 발생한다. 배리어를 통해, 개개의 픽셀 구조는 보다 작은 피치로 분포될 수 있는데, 그 이유는 배리어는 인접한 픽셀 구조가 가깝더라도 이들 인접한 픽셀 구조 사이의 광학적 혼선을 줄이거나 심지어 피하는 데 도움이 되기 때문이다. 또한, 배리어는 방사의 방향을 바꾸는 데 사용되는 반사체의 지지 표면 역할을 할 수 있다.In a further possible implementation form of the first aspect, the wavelength conversion unit includes at least one barrier extending along the periphery of the wavelength conversion unit in a main conversion direction, the barrier extending an absorption path of the wavelength conversion unit. wherein the absorption path extends from the main emission plane, the emission radiation propagates along the absorption path, and conversion of the emission radiation into converted radiation occurs concurrently with the propagation. Through a barrier, individual pixel structures can be distributed at a smaller pitch, since the barrier helps to reduce or even avoid optical cross talk between adjacent pixel structures, even if they are close together. Additionally, the barrier can serve as a supporting surface for reflectors used to redirect radiation.

제1 양태의 추가 가능한 구현 형태에서, 픽셀 구조는 주 변환 방향으로 적어도 부분적으로 연장하는 배리어의 표면 상에 배열된 적어도 하나의 벽 반사체를 더 포함하고, 벽 반사체는 흡수 경로를 따라 전파되는 방출 방사를 방향 전환하여, 파장 변환 유닛의 흡수 경로가 주 방출 평면 내에서 연장되도록 함으로써, 가능한 한 많은 방출 방사가 흡수되도록 하고, 따라서 파장 변환 유닛에 의해 변환되게 하도록 구성된다.In a further possible implementation form of the first aspect, the pixel structure further comprises at least one wall reflector arranged on a surface of the barrier extending at least partially in the main transformation direction, the wall reflector generating emission radiation propagating along the absorption path. , so that the absorption path of the wavelength conversion unit extends within the main emission plane, so that as much emission radiation as possible is absorbed and thus converted by the wavelength conversion unit.

제1 양태의 추가 가능한 구현 형태에서, 픽셀 구조는 파장 변환 유닛과 기판 사이에 배열된 적어도 하나의 바닥 반사체를 포함하고, 바닥 반사체는 주 방출 평면과 적어도 부분적으로 평행하게 연장되고 파장 변환 유닛 내에 전파되는 변환된 방사를 주 변환 방향으로 재지향시키도록 구성되어, 출력 방사 효율의 향상을 용이하게 한다.In a further possible implementation form of the first aspect, the pixel structure includes at least one bottom reflector arranged between the wavelength conversion unit and the substrate, the bottom reflector extending at least partially parallel to the main emission plane and propagating within the wavelength conversion unit. configured to redirect the converted radiation into the main converted direction, facilitating enhancement of the output radiation efficiency.

제1 양태의 추가 가능한 구현 형태에서, 벽 반사체 및 바닥 반사체 중 적어도 하나는 주 변환 방향에 대해 일정 각도로 연장되어, 방출 방사 및/또는 변환된 방사가 반사체에 부딪힐 때 더 유용한 방향을 향하게 재지향될 수 있게 한다. In a further possible implementation of the first aspect, at least one of the wall reflector and the floor reflector extends at an angle to the main transform direction, such that emitted radiation and/or converted radiation is redirected towards a more useful direction when striking the reflector. make it possible

제1 양태의 추가 가능한 구현 형태에서, 파장 변환 유닛은 방출 방사가 파장 변환 유닛 내에서 전파될 때 이 방출 방사를 안내하도록 구성된 도파관 구조를 포함하여, 파장 변환 유닛이 전자 장치 및 주변 컴포넌트의 폼 팩터에 적응될 수 있게 한다.In a further possible implementation form of the first aspect, the wavelength conversion unit comprises a waveguide structure configured to guide the emission radiation as it propagates within the wavelength conversion unit, so that the wavelength conversion unit is configured to form factors of the electronic device and peripheral components to be able to adapt to

제1 양태의 추가 가능한 구현 형태에서, 파장 변환 유닛은 적어도 하나의 파장 변환 유닛 표면이 기판의 주 기판 평면에 대해 일정 각도로 연장되도록 구성되고, 표면은 기판으로부터 멀어지는 방향을 향하고 표면은 기판에 인접하여 연장된다. 이러한 솔루션은 내부 전반사가 발생하는 것을 방지하는 데 도움이 되는데, 그 이유는 각도는 가능한 한 많은 변환된 방사가 주 변환 방향으로 파장 변환 장치 외부로 전파되도록 하기 위해 조정될 수 있기 때문이다.In a further possible implementation form of the first aspect, the wavelength conversion unit is configured such that the at least one wavelength conversion unit surface extends at an angle with respect to a main substrate plane of the substrate, the surface facing away from the substrate and the surface adjacent to the substrate. is extended by This solution helps prevent total internal reflection from occurring because the angle can be adjusted to allow as much converted radiation as possible to propagate out of the wavelength converter in the main conversion direction.

제1 양태의 추가 가능한 구현 형태에서, 파장 변환 유닛 및 기판 중 하나는 주 방출 평면 또는 주 기판 평면을 따라 연장됨에 따라 테이퍼링되어(tapered), 파장 변환 유닛 표면이 가능한 가장 간단한 수단에 의해 각이지는 것을 허용한다.In a further possible implementation of the first aspect, one of the wavelength conversion unit and the substrate is tapered as it extends along the main emission plane or main substrate plane, such that the wavelength conversion unit surface is not angled by the simplest possible means. allow that

제1 양태의 추가 가능한 구현 형태에서, 픽셀은 기판으로부터 멀어지는 파장 변환 유닛 표면에 배열된 적어도 하나의 광학 기능 요소를 더 포함하고, 이 광학 기능 요소는 파장 변환 유닛 표면의 상부에 배열되거나 파장 변환 유닛 표면과 통합된다.In a further possible implementation form of the first aspect, the pixel further comprises at least one optical function element arranged on a surface of the wavelength conversion unit facing away from the substrate, the optical function element arranged on top of the surface of the wavelength conversion unit or on the surface of the wavelength conversion unit. integrated with the surface.

제1 양태의 추가 가능한 구현 형태에서, 광학 기능 요소는 굴절 렌즈 및 회절 렌즈 중 적어도 하나이며, 예를 들어, 변환된 방사의 초점을 강화시킨다.In a further possible implementation form of the first aspect, the optical functional element is at least one of a refractive lens and a diffractive lens, for example to enhance focus of the converted radiation.

제1 양태의 추가 가능한 구현 형태에서, 광학 기능 요소는 표면 구조이며, 바람직하게는 표면 격자 구조, 표면 거칠기 구조, 표면 코팅 구조 또는 마이크로-기둥 중 하나이며, 픽셀 구조의 분리 효율을 향상시킨다.In a further possible implementation form of the first aspect, the optical functional element is a surface structure, preferably one of a surface lattice structure, a surface roughness structure, a surface coating structure or a micro-column, to improve the separation efficiency of the pixel structure.

제1 양태의 추가 가능한 구현 형태에서, 복수의 LED 방출기 중 몇 개는 하나의 파장 변환 유닛에 작동 가능하게 연결되고, LED 방출기는 방출 방사를 동시에 그리고 독립적으로 파장 변환 유닛으로 방출하도록 구성된다. 이는 더 나은 수율을 제공하는 중복성을 제공할 뿐만 아니라, LED 방출기 중 하나가 고장나더라도 픽셀 구조는 여전히 어두운 영역 없이 의도한 대로 계속 작동하게 한다.In a further possible implementation form of the first aspect, several of the plurality of LED emitters are operably connected to one wavelength conversion unit, the LED emitters being configured to simultaneously and independently emit emitting radiation to the wavelength conversion unit. Not only does this provide redundancy which provides better yield, but even if one of the LED emitters fails, the pixel structure still continues to operate as intended without dark areas.

제1 양태의 추가 가능한 구현 형태에서, 픽셀 구조는 6개의 LED 방출기를 포함하되, 제1 쌍의 LED 방출기는 제1 파장 변환 유닛에 작동 가능하게 연결되고, 제1 파장 변환 유닛은 제1 쌍의 LED 방출기로부터의 방출 방사를 제1 변환된 방사로 변환하도록 구성되고, 제2 쌍의 LED 방출기는 제2 파장 변환 유닛에 작동 가능하게 연결되고, 제2 파장 변환 유닛은 제2 쌍의 LED 방출기로부터의 방출 방사를 제2 변환된 방사로 변환하도록 구성되고, 선택에 따라, 제3 쌍의 LED 방출기의 각각의 LED 방출기는 하나의 방사 산란 유닛 또는 하나의 추가 파장 변환 유닛에 작동 가능하게 연결되고, 이 추가 파장 변환 유닛은 제3 쌍의 LED 방출기로부터의 방출 방사를 제3 변환된 방사선로 변환하도록 구성된다. 이는 3개 파장에서 방사를 중복으로 그리고 동시에 방출할 수 있는 픽셀 구조를 제공한다.In a further possible implementation form of the first aspect, the pixel structure includes six LED emitters, wherein the first pair of LED emitters are operatively connected to a first wavelength conversion unit, the first wavelength conversion unit comprising: configured to convert emitted radiation from the LED emitters to first converted radiation, the second pair of LED emitters being operably connected to a second wavelength conversion unit, the second wavelength conversion unit from the second pair of LED emitters. wherein each LED emitter of the third pair of LED emitters is operably connected to one radiation scattering unit or one further wavelength conversion unit; This additional wavelength conversion unit is configured to convert the emitted radiation from the third pair of LED emitters into third converted radiation. This provides a pixel structure capable of redundantly and simultaneously emitting radiation at three wavelengths.

제1 양태의 추가 가능한 구현 형태에서, 픽셀 구조는 변환된 방사의 총 출력을 조정하기 위한 제어 장치를 더 포함하고, 이 조정은 LED 방출기(들)의 구동 전류의 펄스 폭 변조 및 조정 중 하나를 포함한다. 제어 장치는 예를 들어 빌트인 중복이 적절하게 사용, 예를 들어 LED 방출기의 쌍이 조작될 수 있게 하여, 이들이 더 나은 수율을 제공하거나 또는 하나의 LED 방출기가 LED 방출기 쌍 중 실패한 다른 LED 방출기를 보상하도록 한다.In a further possible implementation form of the first aspect, the pixel structure further comprises a control device for adjusting the total output of the converted radiation, the adjusting comprising one of pulse width modulation and adjustment of the drive current of the LED emitter(s). include The control device can for example use built-in redundancy as appropriate, e.g. allow pairs of LED emitters to be manipulated so that they provide a better yield or one LED emitter compensates for a failed other LED emitter of the LED emitter pair. do.

제2 양태에 따르면, 사용자 인터페이스 표면을 갖는 전자 디스플레이, 및 상기에 따른 적어도 하나의 픽셀 구조를 포함하는 전자 장치가 제공된다. 픽셀 구조는 하나의 방출 파장의 방출 방사가 주 방출 평면- 주 방출 평면은 사용자 인터페이스 표면과 평행하게 연장됨 - 내에서 다중 방출 방향으로 방출되어 방출 방사의 적어도 일부를 적어도 하나의 변환된 파장- 변환된 파장은 방출 파장과 상이함 -의 변환된 방사로 변환하고, 주 방출 평면 및 사용자 인터페이스 표면에 수직인 주 변환 방향으로 변환된 방사를 지향시키도록 구성된다.According to a second aspect, an electronic device comprising an electronic display having a user interface surface and at least one pixel structure according to the above is provided. The pixel structure is such that emission radiation of one emission wavelength is emitted in multiple emission directions within a main emission plane, the main emission plane extending parallel to the user interface surface, to direct at least a portion of the emission radiation into at least one converted wavelength-converted The wavelength is different from the emission wavelength and is configured to direct the converted radiation in a main converted direction perpendicular to the main emission plane and the user interface surface.

이 픽셀 구조는 크게 감소된 높이를 가지며, 그에 따라, 전자 장치 내부에 다른 컴포넌트를 위한 여유 공간을 남겨두거나, 장치의 폼 팩터에 추가적인 자유를 제공한다. 또한, 전자 디스플레이는 픽셀 구조의 개선된 열 소산으로 인해 수명이 개선될 것이다. 또한, 측면 방향, 즉 주 방출면 내 방향에서 픽셀 구조의 필 팩터(fill factor)가 많은 전자 장치에서 낮기 때문에, 이 구조는 변환 유닛을 수용할 수 있는 여유 공간을 많이 남기면서 여전히 추가 컴포넌트 또는 구조 개선을 위한 충분한 자유도를 제공한다.This pixel structure has a greatly reduced height, thus leaving room for other components inside the electronic device or providing additional freedom to the form factor of the device. Electronic displays will also have improved lifetime due to improved heat dissipation of the pixel structure. Also, since the fill factor of the pixel structure in the lateral direction, i.e. the direction within the main emitting plane, is low in many electronic devices, this structure leaves a lot of free space to accommodate the conversion unit while still adding additional components or structures. It provides ample degrees of freedom for improvement.

제2 양태의 가능한 구현 형태에서, 전자 장치는 복수의 동일한 픽셀 구조를 포함하고, 픽셀 구조는 2차원 패턴으로 주 방출 평면에 분포되고, 2차원 패턴은 픽셀 구조의 행 및 픽셀 구조의 열을 포함하고, 행은 평행하게 연장되고 수직 각도로 열과 교차하며, 개별 행의 픽셀 구조의 수는 인접한 행의 픽셀 구조의 수와는 독립적이고, 개별 열의 픽셀 구조의 수는 인접한 열의 픽셀 구조의 수와는 독립적이며, 픽셀 구조의 분포는 필요에 따라 2차원 패턴을 포함하는 영역의 픽셀 구조의 수의 최대화를 허용하고, 최대화가 필요하지 않은 경우에는 보다 간단한 구조를 허용한다.In a possible implementation of the second aspect, the electronic device includes a plurality of identical pixel structures, the pixel structures are distributed in a main emission plane in a two-dimensional pattern, the two-dimensional pattern comprising rows of pixel structures and columns of pixel structures. where the rows extend parallel and intersect the columns at a vertical angle, the number of pixel structures in an individual row is independent of the number of pixel structures in adjacent rows, and the number of pixel structures in an individual column is independent of the number of pixel structures in adjacent columns. Independent, the distribution of pixel structures allows maximization of the number of pixel structures in the region containing the two-dimensional pattern, if desired, and simpler structures when maximization is not required.

제2 양태의 추가 가능한 구현 형태에서, 복수의 픽셀 구조는, 개별 픽셀 구조의 방출 방사의 적어도 제1 방출 방향이 예를 들어 원거리 디스플레이(a far-view display)에 충분한 인접 픽셀 구조의 대응하는 제1 방출 방향과 정렬되도록, 2차원 패턴에 따라 제1 피치로 분포된다. In a further possible implementation form of the second aspect, the plurality of pixel structures is such that at least a first emission direction of the emission radiation of an individual pixel structure is sufficient for a far-view display, for example a corresponding first pixel structure of an adjacent pixel structure. 1 are distributed in a first pitch according to a two-dimensional pattern so as to be aligned with the emission direction.

제2 양태의 추가 가능한 구현 형태에서, 복수의 픽셀 구조는, 개별 픽셀 구조의 방출 방사의 적어도 제1 방출 방향이 예를 들어 근거리 디스플레이(a near-view display)에 필요한 인접 픽셀 구조의 대응하는 제1 방출 방향과 정렬되지 않도록, 2차원 패턴에 따라 제2 피치로 분포되어, 2차원 패턴을 포함하는 영역의 픽셀 구조의 수의 최대화를 허용한다.In a further possible implementation form of the second aspect, the plurality of pixel structures is such that at least a first emission direction of the emission radiation of an individual pixel structure corresponds to a corresponding first direction of an adjacent pixel structure required, for example, for a near-view display. Distributed in a second pitch according to the two-dimensional pattern, not aligned with one emission direction, allowing maximization of the number of pixel structures in the region containing the two-dimensional pattern.

제2 양태의 추가 가능한 구현 형태에서, 픽셀 구조는 제1 피치만큼 분리되고, 픽셀 구조는 열 방향 및 행 방향 중 적어도 하나로 정렬되어, 개별 픽셀 구조의 파장 변환 유닛(들)의 흡수 경로(들)는 인접한 픽셀 구조의 해당 흡수 경로(들)와 정렬된다.In a further possible implementation form of the second aspect, the pixel structures are separated by a first pitch, and the pixel structures are aligned in at least one of a column direction and a row direction, so that the absorption path(s) of the wavelength conversion unit(s) of the individual pixel structures is aligned with the corresponding absorption path(s) of adjacent pixel structures.

제2 양태의 추가 가능한 구현 형태에서, 픽셀 구조는 제2 피치만큼 분리되고, 각각의 픽셀 구조는 주 방출 평면에서 소정의 각도만큼 회전되어, 개별 픽셀 구조의 파장 변환 유닛(들)의 흡수 경로(들)는 인접한 픽셀 구조의 해당 흡수 경로(들)와 오정렬되며, 오정렬은 각 픽셀 구조의 방향의 측면 오프셋 및/또는 각도 오프셋이다.In a further possible implementation form of the second aspect, the pixel structures are separated by a second pitch, and each pixel structure is rotated by a predetermined angle from the main emission plane, so that the absorption path of the wavelength conversion unit(s) of the individual pixel structure ( s) are misaligned with the corresponding absorption path(s) of adjacent pixel structures, where the misalignment is the lateral offset and/or angular offset in the direction of each pixel structure.

제2 양태의 추가 가능한 구현 형태에서, 개별 행의 픽셀 구조는 인접한 행의 픽셀 구조에 대해 열 방향으로 오프셋되고, 및/또는 개별 열의 픽셀 구조는 인접한 열의 픽셀 구조에 대해 행 방향으로 오프셋된다.In a further possible implementation form of the second aspect, the pixel structures in an individual row are offset in a column direction with respect to the pixel structures in adjacent rows, and/or the pixel structures in an individual column are offset in a row direction with respect to the pixel structures in adjacent columns.

제2 양태의 추가 가능한 구현 형태에서, 흡수 경로의 길이는 고정되고, 사용자의 눈과 사용자 인터페이스 표면(2a) 사이의 거리가 <1m이도록 구성된 디스플레이 애플리케이션에서, 길이는 10-500 μm, 바람직하게는 <20 μm이고 제2 피치는 20-150 μm, 바람직하게는 30-80 μm이고, 사용자의 눈과 사용자 인터페이스 표면(2a) 사이의 거리가 ≥ 0.5 m이도록 구성된 디스플레이 애플리케이션에서, 제2 피치는 ≥70μm, 바람직하게는 ≥100μm이다.In a further possible implementation form of the second aspect, the length of the absorption path is fixed, and in display applications configured such that the distance between the user's eye and the user interface surface 2a is <1 m, the length is 10-500 μm, preferably <20 μm and the second pitch is 20-150 μm, preferably 30-80 μm, and in display applications configured such that the distance between the user's eyes and the user interface surface 2a is ≥ 0.5 m, the second pitch is ≥ 0.5 m. 70 μm, preferably ≧100 μm.

제2 양태의 추가 가능한 구현 형태에서, 변환된 방사는 방사 필터링의 적용 없이 사용자 인터페이스 표면을 향하여 주요 변환 방향으로 전파되어, 필요한 컴포넌트의 수, 픽셀 구조에 필요한 공간, 및 오류 소스의 수를 감소시킨다.In an additional possible implementation form of the second aspect, the transformed radiation is propagated in the main transformation direction toward the user interface surface without application of radiative filtering, reducing the number of components required, the space required for the pixel structure, and the number of error sources. .

이들 및 다른 양태는 아래에 설명된 실시예로부터 명백할 것이다.These and other aspects will be apparent from the examples described below.

본 개시의 다음의 상세한 부분에서, 도면에 도시된 예시적인 실시예를 참조하여 양태, 실시예 및 구현이 보다 상세하게 설명될 것이다.
도 1a 및 도 1b는 종래 기술의 픽셀 구조의 측면도 및 평면도를 도시한다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 픽셀 구조의 측면도 및 평면도를 도시한다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 픽셀 구조의 평면도 및 측면도를 도시한다.
도 4 내지 도 9는 본 발명의 상이한 실시예에 따른 픽셀 구조의 부분 단면도를 보여준다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 픽셀 구조를 포함하는 전자 장치의 개략적인 측면도를 도시한다.
도 11 내지 18은 전자 디스플레이를 위한 픽셀 구조의 분포의 개략적인 평면도를 도시한다.
In the following detailed portion of the present disclosure, aspects, embodiments and implementations will be described in more detail with reference to exemplary embodiments shown in the drawings.
1A and 1B show side and top views of a prior art pixel structure.
2A and 2B show side and top views of a pixel structure according to an embodiment of the present invention.
3A and 3B show top and side views of a pixel structure according to an embodiment of the present invention.
4 to 9 show partial cross-sectional views of pixel structures according to different embodiments of the present invention.
10 shows a schematic side view of an electronic device including a pixel structure according to an embodiment of the present invention.
11 to 18 show schematic top views of the distribution of pixel structures for electronic displays.

도 1a 및 도 1b는 종래 기술에 따른 색 변환 픽셀 구조의 측면도 및 평면도를 나타낸다. 몇몇 LED 방출기(4)는 예를 들어 청색 스펙트럼 범위 내에서 방향(D1)으로 방출 방사(R1)를 방출한다. LED 방출기(4)의 상부에 적층된 변환 유닛(5)은 방출 방사(R1)를 흡수하고, 이를 변환된 방사(R2)로 변환하고, 그런 다음 변환된 방사(R2)를 또한 방향(D1)으로 방출한다.1A and 1B show side and top views of a color conversion pixel structure according to the prior art. Some LED emitters 4 emit emission radiation R1 in direction D1, for example within the blue spectral range. The conversion unit 5 stacked on top of the LED emitter 4 absorbs the emitted radiation R1, converts it into converted radiation R2, and then converts the converted radiation R2 also in the direction D1. emit with

도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 색 변환 픽셀 구조의 일 실시예의 측면도 및 평면도를 도시한다. 도 3a 내지 도 9는 색 변환 픽셀 구조의 추가 실시예를 도시한다. 이러한 색 변환 픽셀 구조는 전자 디스플레이(2)에 사용되며, 디스플레이는 필요한 수의 동일한 픽셀 구조를 포함한다.2A and 2B show side and top views of one embodiment of a color conversion pixel structure in accordance with the present invention. 3A to 9 show a further embodiment of a color conversion pixel structure. This color conversion pixel structure is used in the electronic display 2, and the display includes a required number of identical pixel structures.

픽셀 구조(1)는 도 2a에 도시된 바와 같이, 적어도 하나의 LED 방출기(4)를 지지하도록 구성된 기판(3) 및 기판(3) 상에서 LED 방출기(4)에 인접하여 배열된 적어도 하나의 파장 변환 유닛(5)을 포함한다. LED 방출기(4), 파장 변환 유닛(5) 및 아래에서 더 언급되는 추가 컴포넌트는 납땜, 접착제 또는 나노와이어에 의해 기판(3)에 연결될 수 있다. 기판(3)은 하나의 일체형 기판 또는 여러 개의 정렬된 부분 기판을 포함할 수 있고, 하나의 주 기판 평면(P2) 내에서 적어도 부분적으로 연장된다. 기판(3)은 부분적으로 계단형 구성을 가질 수 있지만, 각각의 픽셀 구조(1)는 그의 방사 방출 및 방사 변환 컴포넌트가 모두 주 방출 평면(P1)에 정렬되도록 하나의 공통 평면에 배열된다. 주 방사 평면(P1)은 도 2a에 도시된 바와 같이 기판(3)의 주 기판 평면(P2)과 평행하게 연장되고, 주 방사 평면(P1)에는 LED 방출기(4) 및 파장 변환 유닛(5)이 분포된다. 이러한 분포에 의해, 파장 변환 유닛(5)은 주 변환 방향(D1)에서 10~100㎛ 정도의 높이를 갖는 한편, 파장 변환 유닛(5)의 길이/폭은 100㎛ 초과, 심지어 1000㎛ 초과일 수 있다.The pixel structure 1 comprises a substrate 3 configured to support at least one LED emitter 4 and at least one wavelength arranged adjacent to the LED emitter 4 on the substrate 3, as shown in FIG. 2A. Conversion unit 5 is included. The LED emitter 4 , the wavelength conversion unit 5 and further components mentioned further below can be connected to the substrate 3 by soldering, adhesives or nanowires. The substrate 3 may comprise one integral substrate or several aligned partial substrates, and extends at least partially within one main substrate plane P2. While the substrate 3 may have a partially stepped configuration, each pixel structure 1 is arranged in one common plane such that both its radiation emission and radiation conversion components are aligned with the main emission plane P1. The main radiation plane P1 extends parallel to the main substrate plane P2 of the substrate 3 as shown in FIG. this is distributed With this distribution, the wavelength conversion unit 5 has a height of the order of 10 to 100 μm in the main conversion direction D1, while the length/width of the wavelength conversion unit 5 may exceed 100 μm, even exceed 1000 μm. can

하나 또는 여러 개의 LED 방출기(들)는 각각의 LED 방출기(4)가 주 방출 평면(P1) 내에서, 즉 LED 방출기의 측면을 통해 측방향으로 방출 방사(R1)를 방출할 수 있도록 기판(3) 상에 배열된다. LED 방출기(4)에 의해 방출되는 방출 방사(R1)는 제1 방출 방향(D2)으로만 방출되거나, LED 방출기(4) 주위의 360° 영역의 일부 또는 전부를 커버하는 복수의 방출 방향(D2,..., Dn)으로 방출될 수 있다. 방출 방사(R1)는 펌프 라이트(pump light)라고도 한다.One or several LED emitter(s) is arranged on a substrate 3 such that each LED emitter 4 can emit emission radiation R1 within a main emission plane P1, ie laterally through the side of the LED emitter. ) are arranged on The emission radiation R1 emitted by the LED emitter 4 is emitted only in a first emission direction D2, or a plurality of emission directions D2 covering part or all of a 360° area around the LED emitter 4. ,..., Dn). Emitted radiation R1 is also referred to as pump light.

복수의 LED 방출기(4)에 의해 방출되는 모든 방출 방사(R1)는 하나의 동일한 방출 파장 범위 내에 있다. 방출 파장 범위는 청색 스펙트럼 범위 또는 자외선 스펙트럼 범위일 수 있다.All emission radiation R1 emitted by the plurality of LED emitters 4 are within one and the same emission wavelength range. The emission wavelength range may be in the blue spectral range or in the ultraviolet spectral range.

각각의 파장 변환 유닛(5)은 방출 방사(R1)를 변환된 방사(R2)로 변환하도록 구성된다. 변환된 방사(R2)는 방출 파장 범위와 적어도 부분적으로, 바람직하게는 완전히 상이한 변환된 파장 범위 내에 있다. 상이한 파장 변환 유닛(5)은 상이한 변환된 방사 범위(R21, R22) 내에서 방출 방사(R1)를 변환된 방사(R2)로 변환할 수 있다. 픽셀 구조(1)는 복수의 파장 변환 유닛(5)을 포함할 수 있고, 각각의 파장 변환 유닛(5)은 복수의 변환된 파장 범위 중 하나 내에서 방출 방사(R1)를 변환된 방사(R2)로 변환하도록 구성된다.Each wavelength conversion unit 5 is configured to convert the emitted radiation R1 into converted radiation R2. The converted radiation R2 is within a converted wavelength range that is at least partially, preferably completely different from the emission wavelength range. Different wavelength conversion units 5 can convert the emitted radiation R1 into converted radiation R2 within different converted radiation ranges R21 and R22. The pixel structure 1 may comprise a plurality of wavelength conversion units 5, each wavelength conversion unit 5 converting the emitted radiation R1 within one of the plurality of converted wavelength ranges to the converted radiation R2 ) is configured to convert to

일 실시예에서, 픽셀 구조(1)는 방출 방사(R1)를, 제1 변환된 파장 범위, 예를 들어 적색 스펙트럼 범위 내의 제1 변환된 방사(R21)로 변환하도록 구성된 적어도 하나의 제1 파장 변환 유닛(5), 및 방출 방사(R1)를, 제2 변환된 파장 범위, 예를 들어 녹색 스펙트럼 범위 내의 제2 변환된 방사(R22)로 변환하도록 구성된 적어도 하나의 제2 파장 변환 유닛(5)을 포함한다.In an embodiment, the pixel structure 1 has at least one first wavelength configured to convert the emitted radiation R1 into a first converted radiation R21 within a first converted wavelength range, for example a red spectral range. Conversion unit 5 and at least one second wavelength conversion unit 5 configured to convert the emitted radiation R1 into a second converted radiation R22 within a second converted wavelength range, for example within the green spectral range. ).

추가 실시예에서, 픽셀 구조(1)는 방출 방사(R1)를, 적색 스펙트럼 범위(R21) 내의 변환된 방사로, 녹색 스펙트럼 범위(R22) 내의 변환된 방사로, 및 황색 스펙트럼 범위(R23)(미도시) 내의 변환된 방사로 변환하는 파장 변환 유닛(5)을 포함한다. 픽셀 구조(1)는 방출 방사(R1)를 임의의 수의 원하는 스펙트럼 범위(R2, R21, R22, R23,...,R2n) 내의 방사로 변환하는 임의의 수의 파장 변환 유닛(5)을 포함할 수 있다.In a further embodiment, the pixel structure 1 converts the emitted radiation R1 into converted radiation in the red spectral range R21 into converted radiation in the green spectral range R22 and into the converted radiation in the yellow spectral range R23 ( and a wavelength conversion unit 5 for converting into converted radiation in (not shown). The pixel structure 1 comprises any number of wavelength conversion units 5 which convert the emitted radiation R1 into any number of radiation within the desired spectral range R2, R21, R22, R23,...,R2n. can include

변환된 방사(R2)는 파장 변환 유닛(5)으로부터, 주 방출 평면(P1)에 실질적으로 수직으로 연장되는 주 변환 방향(D1)으로, 즉 파장 변환 유닛(5)의 상부 표면을 통해 전파된다. 즉, 변환된 방사(R2)는 예를 들어 전자 디스플레이(2) 내에 포함된 전자 장치(13)의 사용자 인터페이스 표면(2a)을 향하여 기판(3)으로부터 멀어지는 방향으로 전파된다.The converted radiation R2 propagates from the wavelength conversion unit 5 in a main conversion direction D1 extending substantially perpendicular to the main emission plane P1, ie through the upper surface of the wavelength conversion unit 5. . That is, the converted radiation R2 propagates in a direction away from the substrate 3 towards, for example, the user interface surface 2a of the electronic device 13 included in the electronic display 2 .

도 4에 도시된 일 실시예에서, LED 방출기(4) 중 적어도 하나는 주 변환 방향(D1)에서 방출 방사(R1)를 직접 방출하도록 구성되는데, 즉 방출된 방출 방사(R1)는 주 변환 방향(D1)에서 전파할 때 자신의 방향 및 파장을 유지한다.In one embodiment shown in FIG. 4 , at least one of the LED emitters 4 is configured to emit emission radiation R1 directly in the main conversion direction D1, ie the emitted emission radiation R1 is directed in the main conversion direction D1. When propagating in (D1), it maintains its own direction and wavelength.

도 5 내지 도 7에 도시된 추가 실시예에서, LED 방출기(들)(4)는 주 방출 평면(P1)에서만, 즉 직접적으로 주 변환 방향(D1)에서가 아니라 LED 방출기(4)의 적어도 하나의 측면 또는 모든 측면을 통해 측방향으로 방출 방사(R1)를 파장 변환 유닛(5) 또는 다수의 변환 유닛(5)으로 방출하도록 구성된다. 파장 변환 유닛(5)은 LED 방출기(4)의 일측 또는 모든 측면으로부터 방출되는 방출 방사(R1) 또는 방출 방사(R1)의 일부만을 변환된 방사(R2)로 변환하도록 배열될 수 있다.In a further embodiment shown in FIGS. 5 to 7 , the LED emitter(s) 4 is provided only in the main emission plane P1 , ie not directly in the main transforming direction D1 , but at least one of the LED emitter(s) 4 It is configured to emit emission radiation R1 to the wavelength conversion unit 5 or the plurality of conversion units 5 in a lateral direction through a side or all sides of the . The wavelength conversion unit 5 may be arranged to convert the emitted radiation R1 emitted from one or all sides of the LED emitter 4 or only a part of the emitted radiation R1 into converted radiation R2.

추가 실시예에서, 픽셀 구조(1)는 도 5에 도시된 바와 같이 적어도 하나의 방사 산란 유닛(6)을 포함한다. 방사 산란 유닛(6)은 파장 변환 유닛(5)의 배열과 유사하게 LED 방출기(4)에 인접하여 기판(3) 상에 배열된다. 산란 유닛(6)은 주 방출 평면(P1)에서 전파하는 방출 방사(R1)를 변환 없이, 즉 방출 방사(R1)의 파장을 변경하지 않고 주 변환 방향(D1)으로 방향 전환하도록 구성된다. 산란 유닛(6)은 매트릭스 재료 내에 분산된 산란 입자를 갖는 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA)와 같은 폴리머 매트릭스 재료를 포함할 수 있다. 산란 입자는 들어오는 방출 방사(R1)를 모든 방향으로 산란시키고, 바람직하게는 산란 유닛(6)의 바닥, 즉 기판(3)을 향하는 방사(R1)는 예를 들어 아래에서 더 설명되는 바닥 반사체(9)와 같은 반사체를 통해 산란 유닛(6)의 상부를 향하여 쉽게 재지향된다. 산란 유닛(6)은 주 변환 방향(D1)에서, 10 내지 100㎛ 정도의 높이를 가질 수 있는 한편, 산란 유닛(6)의 길이/폭은 100㎛ 초과, 심지어 1000㎛ 초과일 수 있다. 일반적으로, 산란 입자의 양은 산란 유닛(6)이 상대적으로 낮은 높이를 갖도록 충분히 크다.In a further embodiment, the pixel structure 1 comprises at least one radiation scattering unit 6 as shown in FIG. 5 . The radiation scattering unit 6 is arranged on the substrate 3 adjacent to the LED emitter 4 similarly to the arrangement of the wavelength conversion unit 5 . The scattering unit 6 is configured to redirect the emission radiation R1 propagating in the main emission plane P1 into the main conversion direction D1 without conversion, ie without changing the wavelength of the emission radiation R1. The scattering unit 6 may comprise a polymeric matrix material such as polymethyl methacrylate (PMMA) with scattering particles dispersed within the matrix material. The scattering particles scatter the incoming emission radiation R1 in all directions, preferably the radiation R1 directed towards the bottom of the scattering unit 6, i.e. the substrate 3, for example a bottom reflector ( 9) is easily redirected towards the top of the scattering unit 6 through a reflector. The scattering unit 6 may have a height in the main transform direction D1 of the order of 10 to 100 μm, while the length/width of the scattering unit 6 may be greater than 100 μm, even greater than 1000 μm. Generally, the amount of scattering particles is large enough so that the scattering unit 6 has a relatively low height.

각각의 파장 변환 유닛(5)은 파장 변환 재료를 포함한다. 파장 변환 재료는 매트릭스 재료 내에 분포된 파장 변환 입자를 포함하는 매트릭스 재료일 수 있다. 파장 변환 입자는 양자점 또는 인 물질일 수 있다.Each wavelength conversion unit 5 contains a wavelength conversion material. The wavelength converting material may be a matrix material comprising wavelength converting particles distributed within the matrix material. Wavelength converting particles may be quantum dots or phosphorous materials.

도 6에 도시된 바와 같이, 파장 변환 유닛(5)은 주 변환 방향(D1)에서 파장 변환 유닛(5)의 주변을 따라 연장되는 적어도 하나의 배리어(7)를 포함할 수 있다. 배리어(7)는 파장 변환 유닛(5)의 적어도 하나의 긴 모서리(미도시)를 따라, 도 6에 도시된 바와 같이 파장 변환 유닛(5)의 하나의 짧은 단부를 따라, 또는 파장 변환 유닛(5)의 긴 모서리 및 짧은 단부를 따라 연장되어, 파장 변환 유닛(5)의 벽이 적어도 도 11 및 도 15에 나타낸 바와 같이 주 변환 방향(D1)에서 배리어(7)에 의해 덮이도록 한다. 배리어(7)는 폴리머층을 갖는 나노 임프린트 기술 또는 BCB(benzocyclobutene)와 같은 감광성 폴리머 물질의 포토리소그래피에 의해 인접한 픽셀 구조(1) 사이에 집적될 수 있다.As shown in FIG. 6 , the wavelength conversion unit 5 may include at least one barrier 7 extending along the periphery of the wavelength conversion unit 5 in the main conversion direction D1 . The barrier 7 is along at least one long edge (not shown) of the wavelength conversion unit 5, along one short end of the wavelength conversion unit 5 as shown in FIG. 6, or along the wavelength conversion unit ( 5), so that the wall of the wavelength conversion unit 5 is covered by the barrier 7 at least in the main conversion direction D1 as shown in FIGS. 11 and 15 . The barrier 7 may be integrated between adjacent pixel structures 1 by nanoimprinting technology with a polymer layer or photolithography of a photosensitive polymer material such as BCB (benzocyclobutene).

배리어(7)는 파장 변환 유닛(5)의 흡수 경로(A)를 연장하도록 구성된다. 흡수 경로(A)는 파장 변환 유닛(5) 내에서 주 방출 평면(P1)에서 연장된다. 방출 방사(R1)가 파장 변환 유닛(5)에서 전파됨에 따라, 이 방출 방사(R1)는 또한 흡수 경로(A)를 따라 흡수된다. 도 4 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 흡수, 및 그에 따른 변환된 방사(R2)로의 방출 방사(R1)의 변환은 전파와 동시에 발생한다. 방출 방사(R1)가 흡수 경로(A)를 따라 전파함에 따라, 방출 방사(R1)의 강도는 일반적으로 기하급수적으로 감소한다.The barrier 7 is configured to extend the absorption path A of the wavelength conversion unit 5 . The absorption path A extends in the main emission plane P1 within the wavelength conversion unit 5 . As the emission radiation R1 propagates in the wavelength conversion unit 5, this emission radiation R1 is also absorbed along the absorption path A. As shown in Figures 4-9, the absorption and thus conversion of the emitted radiation R1 to converted radiation R2 occurs simultaneously with the propagation. As the emitted radiation R1 propagates along the absorption path A, the intensity of the emitted radiation R1 generally decreases exponentially.

배리어(7)는 인접한 픽셀 구조(1) 사이에서 발생하는 광학적 혼선을 감소시키고, 적어도 하나의 벽 반사체(8)에 의해 파장 변환 유닛(5)의 흡수 경로(A)가 연장되도록 한다.The barrier 7 reduces optical crosstalk occurring between adjacent pixel structures 1 and allows the absorption path A of the wavelength conversion unit 5 to be extended by the at least one wall reflector 8 .

도 6에 도시된 일 실시예에서, 적어도 하나의 벽 반사체(8)는 배리어(7) 상에, 바람직하게는 주 전환 방향(D1)으로 적어도 부분적으로 연장되는 배리어(7)의 표면 상에 배열된다. 벽 반사체(8)는 파장 변환 유닛(5)의 흡수 경로(A)가 주 방출 평면(P1) 내에서 연장되도록 흡수 경로(A)를 따라 전파하는 방출 방사(R1)의 방향을 바꾸도록 구성된다. 원래 방출 방향(D2,...,Dn)으로부터 최대 180°일 수 있는 흡수 경로(A)의 이러한 폴딩(folding)은 도 11에 나와 있다.In one embodiment shown in FIG. 6, at least one wall reflector 8 is arranged on the barrier 7, preferably on a surface of the barrier 7 extending at least partially in the main turning direction D1. do. The wall reflector 8 is configured to redirect the emission radiation R1 propagating along the absorption path A such that the absorption path A of the wavelength conversion unit 5 extends within the main emission plane P1. . This folding of the absorption path (A), which can be up to 180° from the original emission direction (D2,...,Dn) is shown in FIG. 11 .

도 4 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 파장 변환 유닛(5)과 기판(3) 사이, 바람직하게는 LED 방출기(4)와 파장 변환 유닛(5)이 분포된 기판(3)의 표면 상부에 적어도 하나의 바닥 반사체(9)가 배치될 수 있다. 바닥 반사체(9)는 주 방출 평면(P1)과 적어도 부분적으로 평행하게 연장하고, 주 변환 방향(D1)을 향하여 실질적으로 모든 방향으로 파장 변환 유닛(4) 내에서 전파하는 변환된 방사(R2)를 재지향시키도록 구성된다. 예를 들어, 파장 변환 유닛(5)의 바닥, 즉 기판(3)을 향하는 변환된 방사(R2)는 파장 변환 유닛(5)의 상부를 향하여 쉽게 재지향된다.4 to 9, between the wavelength conversion unit 5 and the substrate 3, preferably on the upper surface of the substrate 3 on which the LED emitter 4 and the wavelength conversion unit 5 are distributed. At least one bottom reflector 9 can be arranged. The bottom reflector 9 extends at least partially parallel to the main emission plane P1 and transmits converted radiation R2 propagating within the wavelength conversion unit 4 in substantially all directions towards the main conversion direction D1. It is configured to redirect. For example, the converted radiation R2 directed towards the bottom of the wavelength conversion unit 5 , ie the substrate 3 , is easily redirected towards the top of the wavelength conversion unit 5 .

벽 반사체(8) 및/또는 바닥 반사체(9)는 주 변환 방향(D1)에 대해 일정 각도로 연장될 수 있다. 벽 반사체(8)는 벽 반사체(8)에 부딪히는 방출 방사(R1)가 기판(3), 바람직하게는 바닥 반사체(9)를 향하도록 또는 사용자 인터페이스 표면(2)을 향하도록 주 방출 평면(P1)에 수직하지 않은 각도로 연장될 수 있다. 바닥 반사체(9)는 기판(3)을 향해 전파하는 방출 방사(R1)를 반사하기 위해 주 방출 평면(P1)과 평행하게 연장될 수 있거나, 주 방출 평면(P1)에 대해 일정 각도로 연장될 수 있어서, 기판(3)을 향해 전파하는 방출 방사(R1)의 반사는 미리 정해진 특정한 방향으로 조정될 수 있다. 벽 반사체(8) 및/또는 바닥 반사체(9)는 반사면, 바람직하게는 금속층을 포함할 수 있다. 금속층은 스퍼터링된 알루미늄 층일 수 있으며, 이 경우 벽 반사체(8) 및/또는 바닥 반사체(9)는 또한 인접한 픽셀 구조 사이의 광학적 혼선을 방지한다.The wall reflector 8 and/or the bottom reflector 9 may extend at an angle to the main transforming direction D1. The wall reflector 8 has a main emission plane P1 such that the emitted radiation R1 impinging on the wall reflector 8 is directed towards the substrate 3, preferably towards the bottom reflector 9 or towards the user interface surface 2. ) may extend at an angle that is not perpendicular to The bottom reflector 9 may extend parallel to the main emission plane P1, or may extend at an angle to the main emission plane P1, to reflect the emission radiation R1 propagating towards the substrate 3. Thus, the reflection of the emitted radiation R1 propagating towards the substrate 3 can be steered in a specific predetermined direction. The wall reflector 8 and/or the bottom reflector 9 may comprise a reflective surface, preferably a metal layer. The metal layer may be a sputtered aluminum layer, in which case the wall reflector 8 and/or bottom reflector 9 also prevents optical crosstalk between adjacent pixel structures.

상응하게, 파장 변환 유닛(5)은 적어도 하나의 파장 변환 유닛 표면(5a, 5b)이 기판(3)의 주 기판 평면(P2)에 대해 각도(α)로 연장되도록 구성될 수 있으며, 표면(5a)은 기판(3)으로부터 멀어지는 쪽을 향하고 표면(5b)은 기판(3)에 인접하여 연장된다. 파장 변환 유닛 표면(5a, 5b) 중 적어도 하나는, 파장 변환 유닛(5), 기판(3) 또는 둘 모두가 웨지 형상이기 때문에, 즉 주 방출 표면(P1) 또는 주 기판 표면(P2)을 따라 연장함에 따라 테이퍼링됨에 따라, 각도(α)로 연장된다. 도 7은, 파장 변환 유닛(5) 자체가 테이퍼링되기 때문에 파장 변환 유닛 표면(5a)만이 기판(3)의 주 기판 평면(P2)에 대해 각도(α)로 연장되는 실시예를 도시한다. 파장 변환 유닛 표면(5a, 5b)은 모두 기판(3)의 주 기판 평면(P2)에 대해 각도(α)로 연장될 수 있다. 또한, 파장 변환 유닛 표면(5a)은 각도(α1)로 연장될 수 있고, 파장 변환 유닛 표면(5b)은 각도(α2)로 연장될 수 있다. 파장 변환 유닛 매트릭스 재료의 높은 굴절률로 인해, 주변 공기와 비교하여, 내부 전반사에 대한 임계각보다 작은 각도로 파장 변환 유닛 표면(5a, 5b)에 부딪히는 변환된 방사(R2)만이 파장 변환 유닛(5)을 떠날 것이며, 다른 변환된 방사(R2)는 파장 변환 유닛 표면(5a, 5b)에서 반사되어 파장 변환 유닛(5) 내부에 남게 된다. 전술한 테이퍼링 웨지 형상을 적용함으로써, 방사 출력 효율은 강화되는데, 그 이유는 파장 변환 유닛(5)내에서 캡처된 방사가 반사됨에 따라 이 방사는 결국 더 작은 각도로 파장 변환 유닛 표면(5a, 5b)에 충돌할 것이기 때문이다.Correspondingly, the wavelength conversion unit 5 may be configured such that the at least one wavelength conversion unit surface 5a, 5b extends at an angle α relative to the main substrate plane P2 of the substrate 3, and the surface ( 5a) faces away from the substrate 3 and the surface 5b extends adjacent to the substrate 3 . At least one of the wavelength conversion unit surfaces 5a, 5b is formed because the wavelength conversion unit 5, the substrate 3 or both are wedge-shaped, i.e. along the main emitting surface P1 or the main substrate surface P2. As it is tapered as it extends, it extends at an angle α. FIG. 7 shows an embodiment in which only the wavelength conversion unit surface 5a extends at an angle α with respect to the main substrate plane P2 of the substrate 3 because the wavelength conversion unit 5 itself is tapered. Both the wavelength conversion unit surfaces 5a and 5b may extend at an angle α with respect to the main substrate plane P2 of the substrate 3 . Further, the wavelength conversion unit surface 5a may extend at an angle α1, and the wavelength conversion unit surface 5b may extend at an angle α2. Due to the high refractive index of the wavelength conversion unit matrix material, only the converted radiation R2 impinging on the wavelength conversion unit surfaces 5a, 5b at an angle smaller than the critical angle for total internal reflection, compared to the surrounding air, causes the wavelength conversion unit 5 to , the other converted radiation R2 is reflected off the wavelength conversion unit surfaces 5a, 5b and remains inside the wavelength conversion unit 5. By applying the aforementioned tapering wedge shape, the radiant output efficiency is enhanced, because as the radiation captured in the wavelength conversion unit 5 is reflected, this radiation eventually travels at a smaller angle to the wavelength conversion unit surfaces 5a, 5b. ) will collide with

도 12에 도시된 바와 같이, 파장 변환 유닛(5)은 파장 변환 유닛(5) 내에서 전파할 때 방출 방사(R1)를 안내하도록 구성된 도파관 구조(10)를 포함할 수 있다. 도파관 구조는 임의의 적절한 형상, 예를 들어, 도 12에서와 같이 곡선형 또는 나선형(미도시)을 가질 수 있다.As shown in FIG. 12 , wavelength conversion unit 5 may include a waveguide structure 10 configured to guide emitted radiation R1 as it propagates within wavelength conversion unit 5 . The waveguide structure may have any suitable shape, for example curved or spiral (not shown) as in FIG. 12 .

픽셀 구조(1)는 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이 기판(3)으로부터 멀리 향하는 파장 변환 유닛 표면(5a)에 배열된 적어도 하나의 광학 기능 요소(11)를 더 포함할 수 있다. 광학 기능 요소(11)는 도 9에 도시된 바와 같이 파장 변환 유닛 표면(5a)의 상부에 배열되거나, 도 8에 도시된 바와 같이 파장 변환 유닛 표면(5a)과 일체화될 수 있다.The pixel structure 1 may further include at least one optical functional element 11 arranged on the wavelength conversion unit surface 5a facing away from the substrate 3 as shown in FIGS. 8 and 9 . The optical functional element 11 may be arranged on top of the wavelength conversion unit surface 5a as shown in FIG. 9 or integrated with the wavelength conversion unit surface 5a as shown in FIG. 8 .

도 9에 도시된 광학 기능 요소(11)는 예를 들어 변환된 방사(R2)를 포커싱하는데 사용되는 굴절 렌즈 및 회절 렌즈 중 적어도 하나일 수 있다.The optical functional element 11 shown in FIG. 9 may be, for example, at least one of a refractive lens and a diffractive lens used to focus the converted radiation R2.

대신 광학 기능 요소(11)는 표면 구조, 바람직하게는 도 8에 도시된 바와 같은 표면 격자 구조, 표면 거칠기 구조, 표면 코팅 구조 또는 마이크로 기둥 중 하나일 수 있다. 표면 격자 구조는 변환된 방사(R2)를 조종함으로써 변환된 방사(R2)의 아웃커플링 효율을 향상시킨다.Instead, the optical functional element 11 may have a surface structure, preferably one of a surface lattice structure, a surface roughness structure, a surface coating structure, or micro-pillars as shown in FIG. 8 . The surface grating structure improves the outcoupling efficiency of the converted radiation R2 by steering the converted radiation R2.

도 2b에 도시된 바와 같이, 몇 개의 LED 방출기(4)는 하나의 파장 변환 유닛(5)에 작동 가능하게 연결될 수 있고, 파장 변환 유닛(5)으로 동시에 및 독립적으로 방출 방사(R1)를 방출하도록 구성될 수 있다. 이것은 보다 나은 수율을 가능하게 하는 중복성을 제공할 뿐만 아니라, LED 방출기(4) 중 하나가 고장나더라도, 픽셀 구조(1)가 어떠한 어두운 영역 없이 의도한 대로 여전히 기능하도록 보장한다.As shown in FIG. 2B, several LED emitters 4 can be operably connected to one wavelength conversion unit 5, and emit emission radiation R1 to the wavelength conversion unit 5 simultaneously and independently. can be configured to This not only provides redundancy enabling better yields, but also ensures that if one of the LED emitters 4 fails, the pixel structure 1 will still function as intended without any dark areas.

도 10에 도시된 바와 같이, 변환된 방사(R2, R21, R22)의 총 출력을 조정하기 위한 제어 장치(12)가 제공되며, 조정은 LED 방출기(4)의 구동 전류의 펄스 폭 변조 및 조정 중 하나를 포함한다.As shown in FIG. 10 , a control device 12 is provided for adjusting the total output of the converted radiation R2 , R21 , R22 , the adjustment being pulse width modulation and adjustment of the driving current of the LED emitter 4 . includes one of

일 실시예에서, 변환된 방사(R2, R21, R22)는 방사 필터링의 적용 없이 사용자 인터페이스 표면(2a)을 향해 주 변환 방향(D2)으로 전파된다.In one embodiment, the transformed radiation R2, R21, R22 propagates in the primary transformation direction D2 towards the user interface surface 2a without application of radiation filtering.

픽셀 구조(1)는 적어도 3개의 LED 방출기(4)를 포함할 수 있으며, 여기서 적어도 하나의 제1 파장 변환 유닛(5)은 제1 LED 방출기(4)에 작동 가능하게 연결되고, 적어도 하나의 제2 파장 변환 유닛(5)은 제2 LED 방출기(4)에 작동 가능하게 연결된다. 도 2b에 도시된 바와 같이, 픽셀 구조(1)는 6개의 LED 방출기(4)를 포함할 수 있는데, 제1 쌍의 LED 방출기는 제1 파장 변환 유닛(5)에 작동 가능하게 연결되고, 제2 쌍의 LED 방출기(4)는 제2 파장 변환 유닛(5)에 작동 가능하게 연결된다. 제1 파장 변환 유닛(5)은 바람직하게는 제1 쌍의 LED 방출기(4)로부터의 방출 방사(R1)를 제1 변환된 방사(R2)로 변환하도록 구성되고, 제2 파장 변환 유닛(5)은 바람직하게는 제2 쌍의 LED 방출기(4)로부터의 방출 방사(R1)를 제2 변환된 방사(R2)로 변환하도록 구성된다.The pixel structure 1 may comprise at least three LED emitters 4 , wherein at least one first wavelength conversion unit 5 is operably connected to the first LED emitter 4 and wherein at least one first wavelength conversion unit 5 is operably connected to the first LED emitter 4 . The second wavelength conversion unit 5 is operably connected to the second LED emitter 4 . As shown in FIG. 2B , the pixel structure 1 may include six LED emitters 4 , wherein a first pair of LED emitters is operably connected to a first wavelength conversion unit 5 , Two pairs of LED emitters 4 are operatively connected to the second wavelength conversion unit 5 . The first wavelength conversion unit 5 is preferably configured to convert the emitted radiation R1 from the first pair of LED emitters 4 into first converted radiation R2, and the second wavelength conversion unit 5 ) is preferably configured to convert the emitted radiation R1 from the second pair of LED emitters 4 into a second converted radiation R2.

또한 도 2b에 도시된 바와 같이, 제3 쌍의 LED 방출기(4) 중 각각의 LED 방출기(4)는 하나의 방사 산란 유닛(6) 또는 하나의 추가 파장 변환 유닛(5)에 작동 가능하게 연결될 수 있다. 방출 방사(R1)가 자외선 스펙트럼 범위 내에 있을 때, 제3 쌍의 LED 방출기(4)는 각각 하나의 추가 파장 변환 유닛(5)에 작동 가능하게 연결되는 것이 바람직하며, 추가 파장 변환 유닛(5)은 제3 쌍의 LED 방출기(4)로부터 자외선 스펙트럼 내의 방출 방사(R1)를 예를 들어 청색 스펙트럼 범위 내(표시되지 않음)의 제3 변환된 방사(R3)로 변환하도록 구성된다. 대신에, 방출 방사(R1)가 청색 스펙트럼 범위 내에 있을 때, 제3 쌍의 LED 방출기(4)는 각각 하나의 방사 산란 유닛(5)에 작동 가능하게 연결되는 것이 바람직하다. 각 LED 방출기(4)는 하나의 파장 변환 유닛(5)에 작동 가능하게 연결될 수 있으며, 선택적으로 연결은 예를 들어 도 3b에서 바닥 층으로서 도시된 금속 접촉 층과 같은 각 LED 방출기를 위한 접촉 층 애노드를 포함하고, 기판(3)은 캐소드 층을 포함한다. 금속 접촉 층은 LED 방출기에 전류를 공급하고 LED 방출기의 바닥, 따라서 기판(3)을 향한 원하지 않는 방출 방사(R1)를 방지한다.As also shown in FIG. 2 b , each LED emitter 4 of the third pair of LED emitters 4 may be operably connected to either a radiation scattering unit 6 or a further wavelength conversion unit 5 . can When the emitted radiation R1 is in the range of the ultraviolet spectrum, the third pair of LED emitters 4 are preferably each operably connected to one further wavelength conversion unit 5, wherein the further wavelength conversion unit 5 is configured to convert the emitted radiation R1 in the ultraviolet spectrum from the third pair of LED emitters 4 into a third converted radiation R3 eg in the blue spectral range (not shown). Instead, when the emitted radiation R1 is in the blue spectral range, the third pair of LED emitters 4 are preferably each operatively connected to one radiation scattering unit 5 . Each LED emitter 4 can be operably connected to one wavelength conversion unit 5, optionally the connection is a contact layer for each LED emitter, such as for example a metal contact layer shown as a bottom layer in FIG. 3B. an anode, and the substrate 3 includes a cathode layer. The metal contact layer supplies current to the LED emitter and prevents unwanted emitted radiation R1 towards the bottom of the LED emitter and thus the substrate 3 .

도 10은 사용자 인터페이스 표면(2a)을 갖는 전자 디스플레이(2) 및 적어도 하나의 픽셀 구조(1)를 포함하는 전자 장치(13)를 도시한다. 픽셀 구조(1)는 하나의 방출 파장의 방출 방사(R1)가 도 2b에 도시된 바와 같이 주 방출 평면(P1) 내의 다수의 방출 방향(D2,…Dn)으로 방출될 수 있도록 하여, 방출 방사(R1)의 적어도 일부를 적어도 하나의 변환된 파장의 변환된 방사(R2,R21,R22)로 변환하고, 주 방출 평면(P1) 및 사용자 인터페이스 표면(2a)에 수직인 주 변환 방향(D1)으로 변환된 방사(R2,R21,R22)를 지향시키도록 구성된다. 주 방출 평면(P1)은 사용자 인터페이스 표면(2a)과 실질적으로 평행하게 연장된다. 픽셀 구조(1)는 방출 방사를 적어도 하나, 바람직하게는 여러 개의 변환된 파장으로 변환하도록 구성되며, 상이한 변환된 파장은 서로 다르고 또한 방출 파장과 상이하다.10 shows an electronic device 13 comprising an electronic display 2 with a user interface surface 2a and at least one pixel structure 1 . Pixel structure 1 allows emission radiation R1 of one emission wavelength to be emitted in multiple emission directions D2,...Dn in main emission plane P1 as shown in Fig. 2B, so that emission radiation converting at least a portion of (R1) into converted radiation (R2, R21, R22) of at least one converted wavelength, and a main conversion direction (D1) perpendicular to the main emission plane (P1) and the user interface surface (2a) It is configured to direct the radiation (R2, R21, R22) converted to . The main emission plane P1 extends substantially parallel to the user interface surface 2a. The pixel structure 1 is configured to convert the emission radiation into at least one, preferably several converted wavelengths, the different converted wavelengths being different from each other and different from the emission wavelength.

도 11 내지 도 18에 도시된 바와 같이, 전자 장치(13)는 복수의 동일한 픽셀 구조(1)를 포함할 수 있으며, 픽셀 구조(1)는 주 방출 표면(P1)에 2차원 패턴으로 분포된다. 2차원 패턴은 픽셀 구조(1)의 행과 픽셀 구조(1)의 열을 포함하고, 행은 평행하게 연장되고 수직 각도로 열과 교차한다. 개별 행의 픽셀 구조(1)의 수는 인접한 행의 픽셀 구조(1)의 수와 무관하며, 이에 대해, 도 17은 각각의 행에서 1개 및 2개의 픽셀 구조(1)를 교대로 도시하고, 도 18은 각각의 행에서 2개 및 3개의 픽셀 구조(1)를 교대로 도시한다. 상응하게, 개별 열에 있는 픽셀 구조(1)의 수는 인접 열에 있는 픽셀 구조(1)의 수와 무관하며, 이에 대해, 도 17은 각각의 열에서 2개 및 3개의 픽셀 구조(1)를 교대로 도시하고, 도 18은 각각의 열에서 1개 및 2개의 픽셀 구조(1)를 교대로 도시한다. 이러한 픽셀 구조(1)의 분포는 2차원 패턴을 포함하는 영역에서 픽셀 구조(1)의 수의 최대화를 허용할 수 있다.As shown in Figs. 11 to 18, the electronic device 13 may include a plurality of identical pixel structures 1, the pixel structures 1 being distributed in a two-dimensional pattern on the main emitting surface P1. . The two-dimensional pattern includes rows of pixel structures 1 and columns of pixel structures 1, and the rows extend in parallel and intersect the columns at a vertical angle. The number of pixel structures 1 in an individual row is independent of the number of pixel structures 1 in adjacent rows, for which FIG. 17 shows alternately one and two pixel structures 1 in each row and 18 shows alternately two and three pixel structures 1 in each row. Correspondingly, the number of pixel structures 1 in an individual column is independent of the number of pixel structures 1 in adjacent columns, for which Figure 17 alternates two and three pixel structures 1 in each column. , and Fig. 18 shows alternately one and two pixel structures 1 in each column. This distribution of pixel structures 1 may allow maximization of the number of pixel structures 1 in an area comprising a two-dimensional pattern.

도 13에 도시된 바와 같이, 복수의 픽셀 구조(1)는 2차원 패턴에 따라 제1 피치로 분포될 수 있되 개별 픽셀 구조(1)의 방출 방사(R1)의 적어도 제1 방출 방향(D2)이 인접한 픽셀 구조(1)의 대응하는 제1 방출 방향(D2)과 정렬되도록 한다. 또한 도 13에 도시된 바와 같이, 제2, 제3 및 제4 방출 방향(D3, D4, D5)은 인접한 픽셀 구조(1)의 대응하는 제2, 제3 및 제4 방출 방향(D3, D4 및 D5)과 또한 정렬될 수 있다. 즉, 픽셀 구조(1)는 2차원의 직사각형 그리드 패턴으로 배열될 수 있으며, 행 내의 픽셀 구조(1)의 수, 열 내의 픽셀 구조(1)의 수, 행 사이의 거리, 및 열 사이의 거리는 일정하다. 피치는 인접한 픽셀 구조(1)의 중심점 사이의 거리이다. 이러한 유형의 정렬된 배열은 흡수 경로(A) 길이가 피치에 비해 작을 때 적합하다.As shown in FIG. 13 , the plurality of pixel structures 1 can be distributed in a first pitch according to a two-dimensional pattern, wherein at least a first emission direction D2 of the emission radiation R1 of the individual pixel structures 1 aligned with the corresponding first emission direction D2 of the adjacent pixel structure 1 . 13, the second, third and fourth emission directions D3, D4 and D5 correspond to the corresponding second, third and fourth emission directions D3 and D4 of the adjacent pixel structure 1. and D5) can also be aligned. That is, the pixel structures 1 can be arranged in a two-dimensional rectangular grid pattern, the number of pixel structures 1 in a row, the number of pixel structures 1 in a column, the distance between rows, and the distance between columns constant The pitch is the distance between the center points of adjacent pixel structures 1 . This type of aligned arrangement is suitable when the absorption path (A) length is small compared to the pitch.

도 11, 12 및 14 내지 18에 도시된 바와 같이, 복수의 픽셀 구조(1)는 대신에 2차원 패턴에 따라 제2 피치로 분포될 수 있되 개별 픽셀 구조(1)의 방출 방사(R1)의 적어도 제1 방출 방향(D2)이 인접한 픽셀 구조(1)의 대응하는 제1 방출 방향(D2)과 오정렬되도록 한다. 바람직하게, 오정렬된 방출 방향은, 예를 들어 열 및 행 패턴과 관련하여 주 방출 평면(P1)에서 회전됨으로써 모든 픽셀 구조(1)가 동일한 양만큼 동일한 방향으로 오정렬되도록, 평행하게 연장된다.11, 12 and 14 to 18, the plurality of pixel structures 1 may instead be distributed in a second pitch according to a two-dimensional pattern, with the emission radiation R1 of the individual pixel structures 1 being At least the first emission direction D2 is misaligned with the corresponding first emission direction D2 of the adjacent pixel structure 1 . Preferably, the misaligned emission directions extend parallel, such that all pixel structures 1 are misaligned in the same direction by the same amount, for example by being rotated in the main emission plane P1 with respect to the column and row patterns.

가능한 회전에 관계없이, 픽셀 구조(1)는 도 11, 도 12 및 도 15에 도시된 바와 같이 그 중심점이 2차원 패턴의 양방향으로 정렬되도록 배열될 수 있다. 도 14 및 16에 도시된 바와 같이, 픽셀 구조(1)는 그 중심점이 2차원 패턴의 한 방향으로 정렬되고 다른 방향으로는 오프셋되도록 배열될 수 있다. 도 17 및 도 18에 도시된 바와 같이, 픽셀 구조(1)는 그 중심점이 2차원 패턴의 양방향으로 오정렬되도록 배열될 수도 있다. 회전된 오정렬 배열은 흡수 경로(A) 길이가 피치에 비해 클 때 적합하다.Regardless of possible rotation, the pixel structure 1 can be arranged such that its center points are aligned in both directions of the two-dimensional pattern as shown in Figs. 11, 12 and 15. As shown in Figs. 14 and 16, the pixel structure 1 may be arranged such that its center point is aligned in one direction of the two-dimensional pattern and offset in the other direction. As shown in Figs. 17 and 18, the pixel structure 1 may be arranged such that its center point is misaligned in both directions of the two-dimensional pattern. The rotated misalignment arrangement is suitable when the absorption path (A) length is large compared to the pitch.

오정렬은 하나 또는 여러 개의 오정렬된 방출 방향을 갖는 각각의 그러한 픽셀 구조(1)의 흡수 경로(A)의 길이의 확장을 허용한다. 방출 방향이 잘못 정렬되고 동일한 행 또는 열을 따라 확장되지 않고 대신 그러한 행과 열 사이의 빈 영역 내에서 확장되기 때문에, 각 흡수 경로(A)의 길이는 인접한 흡수 경로(A)의 길이에 의해 덜 제한된다. 따라서, 흡수 경로(A)의 치수는 예를 들어 주 방출 평면(P1)에서 파장 변환 유닛(5)의 외부 치수를 초과할 수 있는데, 즉 흡수 경로(A)의 길이는 자신이 연장하는 파장 변환 유닛(5)의 길이보다 길거나, 또는 그보다 파장 변환 유닛(5)의 폭보다 길 수 있다. 예를 들어, 도 11은 흡수 경로(A)가 파장 변환 유닛(5)의 양단에서 두 번 접힌 실시예를 도시하고, 도 12는 흡수 경로(A)가 만곡된 실시예를 도시한다.The misalignment allows an extension of the length of the absorption path A of each such pixel structure 1 having one or several misaligned emission directions. Because the emission directions are misaligned and do not extend along the same row or column, but instead within the empty area between those rows and columns, the length of each absorption path A is less than that of the adjacent absorption path A. limited Thus, the dimension of the absorption path A may exceed, for example, the external dimension of the wavelength conversion unit 5 in the main emission plane P1, i.e. the length of the absorption path A is the wavelength conversion that it extends. It may be longer than the length of the unit 5, or longer than the width of the wavelength conversion unit 5. For example, FIG. 11 shows an embodiment in which the absorption path A is folded twice at both ends of the wavelength conversion unit 5, and FIG. 12 shows an embodiment in which the absorption path A is bent.

도 14 내지 도 18은 인접한 픽셀 구조(1) 사이의 피치가 감소된 실시예를 도시한다. 도 15에서, 피치는 흡수 경로(A)의 길이와 유사하여 픽셀 사이의 직선 상에 인접한 2개의 흡수 경로를 맞출 수 없다. 따라서, 각 픽셀 구조(1)의 방출 방향은, 하나의 픽셀 구조(1)의 흡수 경로(A)가 중첩없이 인접한 픽셀 구조(1)의 흡수 경로(A)에 인접하는 방식으로 픽셀 구조(1)의 패턴에 대해 회전된다. 따라서, 픽셀 구조(1) 사이의 피치는 흡수 경로(A)에 대해 최대로 활용된다. 흡수 경로(A)는 특히 청색 스펙트럼 범위에서 높은 색 변환 효율 및 방출 방사(R1)의 높은 흡수를 보장하기 위해 충분히 길어야 한다.14 to 18 show embodiments in which the pitch between adjacent pixel structures 1 is reduced. In Fig. 15, the pitch is similar to the length of the absorption path A so that two adjacent absorption paths cannot fit on a straight line between pixels. Accordingly, the emission direction of each pixel structure 1 is such that the absorption path A of one pixel structure 1 is adjacent to the absorption path A of the adjacent pixel structure 1 without overlapping the pixel structure 1. ) is rotated for the pattern of Thus, the pitch between the pixel structures 1 is maximally utilized for the absorption path A. The absorption path (A) must be sufficiently long to ensure a high color conversion efficiency and high absorption of the emitted radiation (R1), especially in the blue spectral range.

도 14는 개별 픽셀 구조(1)의 제1 방출 방향(D2) 및 제2 방출 방향(D3)이 인접한 픽셀 구조의 대응하는 제1 방출 방향(D2) 및 제2 방출 방향(D3)에 대해 측면 오프셋을 나타내도록 오정렬되는 한편, D4 및 D5로부터의 방출에 필요한 흡수 경로 길이가 더 짧기 때문에 제3 및 제4 방출 방향(D4, D5)은 정렬되는 실시예를 보여준다.14 shows that the first emitting direction D2 and the second emitting direction D3 of an individual pixel structure 1 are side by side with respect to the corresponding first emitting direction D2 and second emitting direction D3 of adjacent pixel structures. It shows an embodiment in which the third and fourth emission directions D4 and D5 are aligned because the absorption path lengths required for emission from D4 and D5 are shorter, while misaligned to indicate an offset.

도 15 및 도 16은 개별 픽셀 구조(1)의 제1 방출 방향(D2), 제2 방출 방향(D3), 제3 방출 방향(D4) 및 제4 방출 방향(D5) 모두가 인접 픽셀 구조의 대응하는 방출 방향(D2, D3, D4, D5)과 오정렬되어, 2차원 패턴이 하나 또는 여러 개의 상호 연결된 평행사변형을 포함하도록 하는 실시예를 보여준다.15 and 16 show that all of the first emission direction D2, the second emission direction D3, the third emission direction D4 and the fourth emission direction D5 of an individual pixel structure 1 are adjacent pixel structures. Embodiments are shown in which the two-dimensional pattern comprises one or several interconnected parallelograms misaligned with the corresponding emission directions (D2, D3, D4, D5).

도 17 및 도 18은 개별 픽셀 구조(1)의 제1 방출 방향(D2), 제2 방출 방향(D3), 제3 방출 방향(D4) 및 제4 방출 방향(D5) 모두가 인접 픽셀 구조의 대응하는 방출 방향(D2, D3, D4, D5)과의 측면 오프셋을 나타내도록 오정렬되어, 2차원 패턴이 분산된 픽셀 구조(1)의 벌집 패턴을 포함하도록 한다.17 and 18 show that all of the first emission direction D2, the second emission direction D3, the third emission direction D4 and the fourth emission direction D5 of an individual pixel structure 1 are adjacent pixel structures. misaligned to exhibit lateral offsets with the corresponding emission directions (D2, D3, D4, D5), so that the two-dimensional pattern comprises a honeycomb pattern of the distributed pixel structure (1).

전술한 바와 같이, 픽셀 구조(1)는 제1 피치를 두고 배열, 즉 제1 피치에 의해 분리될 수 있다. 이 경우, 픽셀 구조(1)는, 개별 픽셀 구조(1)의 파장 변환 유닛(들)(5)의 흡수 경로(들)(A)가 인접한 픽셀 구조의 대응하는 흡수 경로(A)와 정렬 되도록, 열 방향 및 행 방향 중 적어도 하나로 정렬된다.As described above, the pixel structure 1 can be separated by arrangement, i.e., the first pitch, with a first pitch. In this case, the pixel structure 1 is such that the absorption path(s) A of the wavelength conversion unit(s) 5 of an individual pixel structure 1 are aligned with the corresponding absorption path A of an adjacent pixel structure. , aligned in at least one of a column direction and a row direction.

전술한 바와 같이, 픽셀 구조(1)는 2차원 어레이로 배열될 수 있다. 각각의 픽셀 구조(1)는 동일한 크기의 영역을 점유할 수 있고, 및/또는 다른 픽셀 구조(1)와 동일한 길이의 흡수 경로(들)(A)를 가질 수 있다. 흡수 길이는 10-500μm, 바람직하게는 <20μm일 수 있다. 2차원 어레이에서 픽셀 구조(1)의 피치는, 사용자의 눈과 사용자 인터페이스 표면(2a) 사이의 거리가 1m 미만이도록 구성된 디스플레이 애플리케이션에서, 즉, 스마트폰과 같은 근거리 보기 디스플레이에서, 20-150㎛, 바람직하게는 30-80㎛일 수 있다. 이에 대응하여, 제2 피치는, 사용자의 눈과 사용자 인터페이스 표면(2a) 사이의 대응 거리가 ≥0.5m이도록 구성된 디스플레이 애플리케이션에서, 즉 TV와 같은 원거리 뷰 디스플레이에서, ≥70μm, 바람직하게는 ≥100μm일 수 있다. As described above, the pixel structure 1 may be arranged in a two-dimensional array. Each pixel structure 1 may occupy the same sized area and/or may have the same length of absorption path(s) A as the other pixel structure 1 . The absorption length may be 10-500 μm, preferably <20 μm. The pitch of the pixel structure 1 in the two-dimensional array is 20-150 μm in display applications configured such that the distance between the user's eye and the user interface surface 2a is less than 1 m, i.e., in a near view display such as a smartphone. , preferably 30-80 μm. Correspondingly, the second pitch is ≥70 μm, preferably ≥100 μm, in display applications configured such that the corresponding distance between the user's eye and the user interface surface 2a is ≥0.5 m, ie in a far view display such as a TV. can be

제2 피치로 분포된 복수의 픽셀 구조(1)는 도 11, 12, 15, 16 및 18에 도시된 바와 같이, 주 방출 평면(P1)에서 각도(β)만큼 회전될 수 있어, 개별 픽셀 구조(1)의 파장 변환 유닛(5)의 흡수 경로(A)는 인접한 픽셀 구조의 대응하는 흡수 경로(A)와 오정렬된다.A plurality of pixel structures 1 distributed in a second pitch can be rotated by an angle β in the main emission plane P1, as shown in FIGS. 11, 12, 15, 16 and 18, so that the individual pixel structures The absorption path A of the wavelength conversion unit 5 in (1) is misaligned with the corresponding absorption path A of the adjacent pixel structure.

또한, 개별 행의 픽셀 구조(1)는 도 14, 16 및 17에 도시된 바와 같이 인접한 행의 픽셀 구조(1)에 대해 열 방향으로 오프셋될 수 있다. 대응하여, 개별 열의 픽셀 구조(1)는 도 18에 도시된 바와 같이, 인접한 열의 픽셀 구조(1)에 대해 행 방향으로 오프셋될 수 있다.Further, the pixel structures 1 of individual rows may be offset in the column direction with respect to the pixel structures 1 of adjacent rows, as shown in FIGS. 14, 16 and 17 . Correspondingly, the pixel structures 1 of individual columns may be offset in the row direction with respect to the pixel structures 1 of adjacent columns, as shown in FIG. 18 .

본 명세서에서 다양한 양태 및 구현이 다양한 실시예와 관련하여 설명되었다. 그러나, 개시된 실시예에 대한 다른 변형예가 도면, 개시 및 첨부된 청구범위의 연구로부터 청구된 주제를 실시함에 있어서 당업자에 의해 이해되고 실시될 수 있다. 청구범위에서 "포함하는"이라는 단어는 다른 요소나 단계를 배제하지 않으며, 단수의 표현은 복수를 배제하지 않는다. 단일 프로세서 또는 기타 유닛은 청구범위에 인용된 여러 항목의 기능을 수행할 수 있다. 소정의 수단이 서로 다른 종속항에 인용되어 있다는 단순한 사실이 측정된 이들의 조합이 유리하게 사용될 수 없다는 것을 나타내지는 않는다. 컴퓨터 프로그램은, 예를 들어 다른 하드웨어와 함께 또는 그 일부로 공급되는 광 저장 매체 또는 고체 상태 매체와 같은 적절한 매체에 저장/분배될 수 있지만, 인터넷 또는 기타 유선 또는 무선 통신 시스템을 통해 다른 형태로 배포될 수 있다.Various aspects and implementations have been described herein in connection with various embodiments. However, other variations to the disclosed embodiments may be understood and practiced by those skilled in the art in practicing the claimed subject matter from a study of the drawings, disclosure and appended claims. The word "comprising" in the claims does not exclude other elements or steps, and singular expressions do not exclude the plural. A single processor or other unit may perform the functions of several items recited in the claims. The mere fact that certain measures are recited in mutually different dependent claims does not indicate that a combination of these measured cannot be used to advantage. The computer program may be stored/distributed on any suitable medium, for example an optical storage medium or a solid state medium supplied with or as part of other hardware, but may be distributed in other forms via the Internet or other wired or wireless communication system. can

청구범위에 사용된 참조 부호는 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다. 달리 표시되지 않는 한, 도면은 명세서와 함께 판독(예컨대, 크로스 해칭, 부분들의 배열, 비율, 정도 등)되도록 의도되고 본 개시의 전체 서면 설명의 일부로 간주되어야 한다. 명세서에 사용된 용어 "수평", "수직", "왼쪽", "오른쪽", "위" 및 "아래" 뿐만 아니라 이들의 형용사 및 부사 파생어(예컨대, "수평으로", "오른쪽으로" , "위쪽으로" 등)는 특정 도면이 독자를 향할 때 예시된 구조의 방향을 간단히 나타낸다. 유사하게, "내측으로" 및 "외측으로"라는 용어는 일반적으로 적절할 경우 신장 축 또는 회전 축에 대한 표면의 방향을 나타낸다.Reference signs used in the claims should not be construed as limiting the scope. Unless otherwise indicated, the drawings are intended to be read along with the specification (eg, cross hatching, arrangement of parts, proportions, extents, etc.) and are to be considered part of the entire written description of the present disclosure. The terms "horizontal," "vertical," "left," "right," "above," and "below," as well as their adjective and adverbial derivatives (e.g., "horizontally," "to the right," " "Upward" etc.) simply indicates the orientation of the illustrated structure when the particular figure is facing the reader. Similarly, the terms "inwardly" and "outwardly" generally refer to the orientation of a surface relative to an axis of extension or axis of rotation, as appropriate.

Claims (26)

전자 디스플레이(2)용 픽셀 구조(1)로서,
상기 픽셀 구조(1)는
- 기판(3)과,
- 상기 기판(3) 상에 배열된 적어도 하나의 LED 방출기(4)- 상기 LED 방출기(4)는 방출 방사(emission radiation)(R1)를 방출하도록 구성되고, 상기 방출 방사(R1)는 방출 파장 범위 내에 있고 주 방출 평면(P1) 내에서 하나 이상의 방출 방향(D2,…, Dn)으로 방출됨 -와,
- 상기 기판(3) 상에서 상기 LED 방출기(4)에 인접하여 정렬된 적어도 하나의 파장 변환 유닛(5)- 상기 파장 변환 유닛(5)은 상기 방출 방사(R1)를 변환된 방사(R2)로 변환하도록 구성되고, 상기 변환된 방사(R2)는 변환된 파장 범위 내에 있고 상기 파장 변환 유닛(5)으로부터 상기 주 방출 평면(P1)에 수직인 주 변환 방향(D1)으로 전파함 -을 포함하되,
상기 변환된 파장 범위는 상기 방출 파장 범위와 상이한,
픽셀 구조(1).
A pixel structure (1) for an electronic display (2), comprising:
The pixel structure 1 is
- a substrate (3);
- at least one LED emitter 4 arranged on said substrate 3 - said LED emitter 4 configured to emit emission radiation R1, said emission radiation R1 having an emission wavelength within the range and emitted in one or more emission directions (D2, ..., Dn) within the main emission plane (P1); and
- at least one wavelength conversion unit (5) arranged adjacent to the LED emitter (4) on the substrate (3) - said wavelength conversion unit (5) converting the emitted radiation (R1) into converted radiation (R2). configured to convert, wherein the converted radiation (R2) is within the converted wavelength range and propagates from the wavelength conversion unit (5) in a main conversion direction (D1) perpendicular to the main emission plane (P1); ,
the converted wavelength range is different from the emission wavelength range;
Pixel structure (1).
제1항에 있어서,
상기 방출 파장 범위는 청색 스펙트럼 범위 또는 자외선 스펙트럼 범위 중 하나이고,
상기 픽셀 구조(1)가 적어도 2개의 LED 방출기(4)를 포함하는 경우, 상기 LED 방출기(4)는 동일한 파장을 갖는 방사를 방출하도록 구성된,
픽셀 구조(1).
According to claim 1,
the emission wavelength range is either a blue spectral range or an ultraviolet spectral range;
If the pixel structure (1) comprises at least two LED emitters (4), the LED emitters (4) are configured to emit radiation having the same wavelength,
Pixel structure (1).
제1항 또는 제2항에 있어서,
적어도 2개의 파장 변환 유닛(5)을 포함하되, 각각의 파장 변환 유닛(5)은 상기 방출 파장 범위 내의 상기 방출 방사(R1)를 복수의 상이한 변환된 파장 범위 중 하나 내의 상기 변환된 방사(R2)로 변환하도록 구성된,
픽셀 구조(1).
According to claim 1 or 2,
comprising at least two wavelength conversion units (5), each wavelength conversion unit (5) converting the emitted radiation (R1) within the emission wavelength range to the converted radiation (R2) within one of a plurality of different converted wavelength ranges; ) configured to convert to
Pixel structure (1).
제3항에 있어서,
적어도 하나의 제1 파장 변환 유닛(5)은 상기 방출 방사(R1)를 제1 변환된 파장 범위 내의 제1 변환된 방사(R21)로 변환하도록 구성되고,
적어도 하나의 제2 파장 변환 유닛(5)은 상기 방출 방사(R1)를 제2 변환된 파장 범위 내의 제2 변환된 방사(R22)로 변환하도록 구성되며, 상기 제2 변환된 파장 범위는 상기 제1 변환된 파장 범위와 적어도 부분적으로 상이한,
픽셀 구조(1).
According to claim 3,
at least one first wavelength conversion unit (5) is configured to convert the emitted radiation (R1) into a first converted radiation (R21) within a first converted wavelength range;
The at least one second wavelength conversion unit (5) is configured to convert the emission radiation (R1) into a second converted radiation (R22) within a second converted wavelength range, the second converted wavelength range being the first converted wavelength range. 1 at least partially different from the converted wavelength range,
Pixel structure (1).
제4항에 있어서,
상기 제1 변환된 파장 범위는 적색 스펙트럼 범위 내에 있고 상기 제2 변환된 파장 범위는 녹색 스펙트럼 범위 내에 있는,
픽셀 구조(1).
According to claim 4,
wherein the first converted wavelength range is within the red spectral range and the second converted wavelength range is within the green spectral range;
Pixel structure (1).
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 LED 방출기(4)는 상기 주 방출 평면(P1)에서 방출 방사(R1)만을 방출하도록 구성되거나, 또는
상기 LED 방출기(4)에 의해 상기 주 방출 평면(P1)에서 방출되는 상기 방출 방사(R1) 또는 상기 방출 방사(R1)의 적어도 일부는 상기 파장 변환 유닛(5)에서 변환된 방사(R2)로 변환되는,
픽셀 구조(1).
According to any one of claims 1 to 5,
The LED emitter 4 is configured to emit only emission radiation R1 in the main emission plane P1, or
The emission radiation R1 or at least a part of the emission radiation R1 emitted in the main emission plane P1 by the LED emitter 4 is converted in the wavelength conversion unit 5 into radiation R2. converted,
Pixel structure (1).
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 픽셀 구조(1)가 적어도 2개의 LED 방출기(4)를 포함하는 경우, 상기 LED 방출기(4) 중 적어도 하나는 상기 주 변환 방향(D1)으로 방출 방사(R1)를 방출하도록 구성된,
디스플레이 장치.
According to any one of claims 1 to 5,
If the pixel structure (1) comprises at least two LED emitters (4), at least one of the LED emitters (4) is configured to emit emission radiation (R1) in the main conversion direction (D1),
display device.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기판(3) 상에서 상기 LED 방출기(4)에 인접하여 배열된 적어도 하나의 방사 산란 유닛(6)을 더 포함하되, 상기 산란 유닛(6)은 상기 주 방출 평면(P1)에서 전파하는 방출 방사(R1)를 상기 주 변환 방향(D1)으로 재지향시키도록 구성된,
픽셀 구조(1).
According to any one of claims 1 to 7,
and at least one radiation scattering unit (6) arranged adjacent to the LED emitter (4) on the substrate (3), wherein the scattering unit (6) emits radiation propagating in the main emission plane (P1). configured to redirect (R1) in the main transform direction (D1),
Pixel structure (1).
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 파장 변환 유닛(5)은 파장 변환 재료를 포함하고, 상기 파장 변환 재료는 바람직하게는 매트릭스 재료 및 상기 매트릭스 재료 내에 분포된 파장 변환 입자를 포함하는,
픽셀 구조(1).
According to any one of claims 1 to 8,
the wavelength conversion unit 5 comprises a wavelength conversion material, the wavelength conversion material preferably comprises a matrix material and wavelength conversion particles distributed in the matrix material;
Pixel structure (1).
제9항에 있어서,
상기 파장 변환 입자는 양자점 또는 인 재료인,
픽셀 구조(1).
According to claim 9,
The wavelength conversion particle is a quantum dot or phosphorus material,
Pixel structure (1).
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 파장 변환 유닛(5)은 상기 주 변환 방향(D1)에서 상기 파장 변환 유닛(5)의 주변을 따라 연장되는 적어도 하나의 배리어(7)를 포함하고,
상기 배리어(7)는 상기 파장 변환 유닛(5)의 흡수 경로(A)를 연장하도록 구성되고, 상기 흡수 경로(A)는 상기 주 방출 평면(P1)에서 연장되며, 상기 방출 방사(R1)는 상기 흡수 경로(A)를 따라 전파하며,
변환된 방사(R2)로의 방출 방사(R1)의 상기 변환은 상기 전파와 동시에 발생하는,
픽셀 구조(1).
According to any one of claims 1 to 10,
the wavelength conversion unit (5) includes at least one barrier (7) extending along the periphery of the wavelength conversion unit (5) in the main conversion direction (D1);
The barrier 7 is configured to extend an absorption path A of the wavelength conversion unit 5, the absorption path A extends in the main emission plane P1, and the emission radiation R1 is propagate along the absorption path (A),
said conversion of the emitted radiation (R1) to converted radiation (R2) occurs simultaneously with the propagation;
Pixel structure (1).
제11항에 있어서,
상기 주 변환 방향(D1)으로 적어도 부분적으로 연장되는 상기 배리어(7)의 표면 상에 배열된 적어도 하나의 벽 반사체(8)를 더 포함하고,
상기 벽 반사체(8)는, 상기 파장 변환 유닛(5)의 상기 흡수 경로(A)가 상기 주 방출 평면(P1) 내에서 연장되도록, 상기 흡수 경로(A)를 따라 전파하는 상기 방출 방사(R1)를 재지향시키도록 구성된,
픽셀 구조(1).
According to claim 11,
at least one wall reflector (8) arranged on the surface of the barrier (7) extending at least partially in the main transforming direction (D1);
The wall reflector 8 is such that the absorption path A of the wavelength conversion unit 5 extends within the main emission plane P1, so that the emission radiation R1 propagating along the absorption path A ) configured to redirect the
Pixel structure (1).
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 파장 변환 유닛(5)과 상기 기판(3) 사이에 배열된 적어도 하나의 바닥 반사체(9)를 더 포함하고,
상기 바닥 반사체(9)는 상기 주 방출 평면(P1)과 적어도 부분적으로 평행하게 연장되고 상기 파장 변환 유닛(4) 내에서 전파하는 변환된 방사(R2)를 상기 주 변환 방향(D1)으로 재지향시키도록 구성된,
픽셀 구조(1).
According to any one of claims 1 to 12,
further comprising at least one bottom reflector (9) arranged between the wavelength conversion unit (5) and the substrate (3);
The bottom reflector 9 extends at least partially parallel to the main emission plane P1 and redirects the converted radiation R2 propagating in the wavelength conversion unit 4 to the main conversion direction D1. composed of
Pixel structure (1).
제13항에 있어서,
상기 파장 변환 유닛(5)은 상기 방출 방사(R1)가 상기 파장 변환 유닛(5) 내에서 전파될 때 상기 상기 방출 방사(R1)를 안내하도록 구성된 도파관 구조(10)를 포함하는
픽셀 구조(1).
According to claim 13,
wherein the wavelength conversion unit (5) comprises a waveguide structure (10) configured to guide the emission radiation (R1) when the emission radiation (R1) propagates within the wavelength conversion unit (5).
Pixel structure (1).
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 파장 변환 유닛(5)은, 적어도 하나의 파장 변환 유닛 표면(5a, 5b)이 각도(α)에서 상기 기판(3)의 주 기판 평면(P2)으로 연장되도록 구성되고, 상기 표면(5a)은 상기 기판(3)으로부터 멀리 향하고 상기 표면(5b)은 상기 기판(3)에 인접하여 연장된,
픽셀 구조(1).
According to any one of claims 1 to 14,
The wavelength conversion unit 5 is configured such that at least one wavelength conversion unit surface 5a, 5b extends at an angle α to the main substrate plane P2 of the substrate 3, the surface 5a is directed away from the substrate 3 and the surface 5b extends adjacent to the substrate 3,
Pixel structure (1).
제15항에 있어서,
상기 파장 변환 유닛(5) 및 상기 기판(3) 중 하나는 상기 주 방출 평면(P1) 또는 상기 주 기판 평면(P2)을 따라 연장됨에 따라 테이퍼링되는(taper),
픽셀 구조(1).
According to claim 15,
One of the wavelength conversion unit (5) and the substrate (3) is tapered as it extends along the main emission plane (P1) or the main substrate plane (P2),
Pixel structure (1).
제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기판(3)으로부터 멀리 향하는 상기 파장 변환 유닛 표면(5a)에 배열된 적어도 하나의 광학 기능 요소(11)를 더 포함하되, 상기 광학 기능 요소(11)는 상기 파장 변환 유닛 표면(5a)의 상부에 배열되거나, 상기 파장 변환 유닛 표면(5a)과 통합되는,
픽셀 구조(1).
According to any one of claims 1 to 16,
and at least one optical functional element (11) arranged on the wavelength conversion unit surface (5a) facing away from the substrate (3), the optical functional element (11) of the wavelength conversion unit surface (5a). Arranged on top or integrated with the wavelength conversion unit surface (5a),
Pixel structure (1).
제17항에 있어서,
상기 광학 기능 요소(11)는 굴절 렌즈 및 회절 렌즈 중 적어도 하나인,
픽셀 구조(1).
According to claim 17,
The optical functional element 11 is at least one of a refractive lens and a diffractive lens,
Pixel structure (1).
제17항에 있어서,
상기 광학 기능 요소(11)는 표면 구조, 바람직하게는 표면 격자 구조, 표면 거칠기 구조, 표면 코팅 구조 또는 마이크로 기둥 중 하나인,
픽셀 구조(1).
According to claim 17,
The optical functional element 11 is one of a surface structure, preferably a surface lattice structure, a surface roughness structure, a surface coating structure or a micro-pillar,
Pixel structure (1).
제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 LED 방출기(4) 중 몇몇은 하나의 파장 변환 유닛(5)에 작동 가능하게 연결되고, 상기 LED 방출기(4)는 방출 방사(R1)를 동시에 그리고 독립적으로 상기 파장 변환 유닛(5)으로 방출하도록 구성된,
픽셀 구조(1).
According to any one of claims 1 to 19,
Several of the LED emitters 4 are operably connected to one wavelength conversion unit 5, and the LED emitters 4 simultaneously and independently emit emission radiation R1 to the wavelength conversion unit 5. configured to
Pixel structure (1).
제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
변환된 방사(R2, R21, R22)의 총 출력을 조정하기 위한 제어 장치(12)를 더 포함하되, 상기 조정은 상기 LED 방출기(들)(4)의 구동 전류의 펄스-폭-변조 및 조정 중 하나를 포함하는,
픽셀 구조(1).
The method of any one of claims 1 to 20,
and a control device (12) for adjusting the total output of the converted radiation (R2, R21, R22), said adjustment being pulse-width-modulating and adjusting the drive current of the LED emitter(s) (4). including one of
Pixel structure (1).
사용자 인터페이스 표면(2a)을 갖는 전자 디스플레이(2), 및 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 픽셀 구조(1)를 포함하는 전자 장치(13)로서,
상기 픽셀 구조(1)는,
하나의 방출 파장의 방출 방사(R1)가 주 방출 평면(P1) 내에서 다수의 방출 방향(D2,…,Dn)으로 방출되는 것을 허용하고- 상기 주 방출 평면(P1)은 상기 사용자 인터페이스 표면(2a)과 평행하게 연장됨 -,
상기 방출 방사(R1)의 적어도 일부를 적어도 하나의 변환된 파장의 변환된 방사(R2, R21, R22)로 변환하고- 상기 변환된 파장은 상기 방출 파장과 상이함 -,
상기 주 방출 평면(P1) 및 상기 사용자 인터페이스 표면(2a)에 수직인 주 변환 방향(D1)으로 상기 변환된 방사(R2, R21, R22)를 지향시키도록 구성된,
전자 장치(13).
Electronic device (13) comprising an electronic display (2) with a user interface surface (2a) and at least one pixel structure (1) according to any one of claims 1 to 21,
The pixel structure 1,
allow emission radiation (R1) of one emission wavelength to be emitted in multiple emission directions (D2,...,Dn) within a main emission plane (P1) - the main emission plane (P1) is the user interface surface ( 2a) extended parallel to -,
converting at least a portion of the emission radiation (R1) into converted radiation (R2, R21, R22) of at least one converted wavelength, wherein the converted wavelength is different from the emission wavelength;
configured to direct the converted radiation (R2, R21, R22) in a main transformation direction (D1) perpendicular to the main emission plane (P1) and the user interface surface (2a);
Electronic device (13).
제22항에 있어서,
복수의 동일한 픽셀 구조(1)를 포함하고, 상기 픽셀 구조(1)는 2차원 패턴을 따라 상기 주 방출 평면(P1)에 분포되고,
상기 2차원 패턴은 픽셀 구조(1)의 행과 픽셀 구조(1)의 열을 포함하며, 상기 행은 평행하게 연장되고 수직 각도로 상기 열과 교차하며,
개별 행의 픽셀 구조(1)의 수는 인접한 행의 픽셀 구조(1)의 수와는 독립적이며,
개별 열의 픽셀 구조(1)의 수는 인접한 열의 픽셀 구조(1)의 수와는 독립적이고,
상기 픽셀 구조(1)의 분포는 상기 2차원 패턴을 포함하는 영역에서 픽셀 구조(1)의 수의 최대화를 허용하는,
전자 장치(13).
The method of claim 22,
comprising a plurality of identical pixel structures (1), said pixel structures (1) being distributed in said main emission plane (P1) along a two-dimensional pattern;
the two-dimensional pattern includes rows of pixel structures (1) and columns of pixel structures (1), the rows extending in parallel and intersecting the columns at a vertical angle;
The number of pixel structures 1 in an individual row is independent of the number of pixel structures 1 in adjacent rows;
the number of pixel structures 1 in an individual column is independent of the number of pixel structures 1 in adjacent columns;
The distribution of pixel structures (1) allows maximization of the number of pixel structures (1) in an area containing the two-dimensional pattern.
Electronic device (13).
제23항에 있어서,
상기 복수의 픽셀 구조(1)는, 개별 픽셀 구조(1)의 상기 방출 방사(R1)의 적어도 제1 방출 방향(D2)이 인접한 픽셀 구조(1)의 대응하는 제1 방출 방향(D2)과 정렬되도록, 상기 2차원 패턴을 따라 제1 피치로 분포되는,
전자 장치(13).
According to claim 23,
The plurality of pixel structures 1 is such that at least a first emission direction D2 of the emission radiation R1 of an individual pixel structure 1 is different from a corresponding first emission direction D2 of an adjacent pixel structure 1 . Distributed at a first pitch along the two-dimensional pattern to be aligned,
Electronic device (13).
제23항에 있어서,
상기 복수의 픽셀 구조(1)는, 개별 픽셀 구조(1)의 상기 방출 방사(R1)의 적어도 제1 방출 방향(D2)이 인접한 픽셀 구조(1)의 대응하는 제1 방출 방향(D2)과 오정렬되도록, 상기 2차원 패턴을 따라 제2 피치로 분포되고, 상기 오정렬은 각 픽셀 구조(1)의 배향에 대해 측면 오프셋(lateral offset) 및/또는 각도 오프셋되는,
전자 장치(13).
According to claim 23,
The plurality of pixel structures 1 is such that at least a first emission direction D2 of the emission radiation R1 of an individual pixel structure 1 is different from a corresponding first emission direction D2 of an adjacent pixel structure 1 . Distributed at a second pitch along the two-dimensional pattern so as to be misaligned, the misalignment being lateral offset and/or angular offset with respect to the orientation of each pixel structure (1).
Electronic device (13).
제24항 및 제25항에 있어서,
상기 흡수 경로(A)의 상기 길이가 고정되는 경우, 상기 길이는 10-500㎛, 바람직하게는 <20㎛이고,
상기 제2 피치는 사용자의 눈과 상기 사용자 인터페이스 표면(2a) 사이의 거리가 <1m이도록 구성된 디스플레이 애플리케이션에서 20-150㎛, 바람직하게는 30-80㎛이고,
상기 제2 피치는 사용자의 눈과 상기 사용자 인터페이스 표면(2a) 사이의 상응하는 거리가 ≥0.5m이도록 구성된 디스플레이 애플리케이션에서 ≥70㎛, 바람직하게는 ≥100㎛인,
전자 장치(13).
According to claims 24 and 25,
When the length of the absorption path (A) is fixed, the length is 10-500 μm, preferably <20 μm,
the second pitch is 20-150 μm, preferably 30-80 μm, in display applications configured such that the distance between a user's eye and the user interface surface (2a) is <1 m;
the second pitch is ≥70 μm, preferably ≥100 μm, in display applications configured such that the corresponding distance between the user's eye and the user interface surface (2a) is ≥0.5 m;
Electronic device (13).
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